В лаборатории эпигенетики и генетики старения Института изучения старения РНИМУ им. Н. И. Пирогова к поиску мишеней для замедления неблагоприятных возраст-зависимых изменений приступили сразу с трех сторон.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Ученые рассматривают особенности профиля метилирования ДНК у российских долгожителей, возрастные изменения внеклеточного матрикса, анализируют старение различных растений с акцентом на механизмы, которые могли бы предоставить ключ к долголетию у животных и помочь бороться с возрастными изменениями у человека. Подробнее об исследованиях специально для «Ъ-Науки» — заведующий лабораторией, профессор РАН, член-корреспондент РАН Алексей Москалев.
Метилирование ДНК
В нашей лаборатории ведутся работы по изучению особенностей профиля метилирования ДНК у российских долгожителей. Получены образцы крови долгожителей. В качестве исследуемой выборки были отобраны образцы крови 200 долгожителей российской популяции старше 90 лет (100 мужчин и 100 женщин). Это позволило создать коллекцию ДНК для дальнейшего анализа уровня метилирования с помощью высокопроизводительного секвенирования. Выявление особенностей профиля метилирования ДНК в различных возрастных группах, включая долгожителей, позволит установить новые мишени для замедления неблагоприятных возраст-зависимых изменений и способы раннего выявления данных изменений. Большую часть исследования нам только предстоит сделать.
Внеклеточный матрикс
В рамках научно-исследовательской работы сотрудники лаборатории также ведут работы по изучению возрастных изменений внеклеточного матрикса (ВКМ). Внеклеточный матрикс (англ. extracellular matrix, ECM) представляет собой сложную химически и физически взаимосвязанную трехмерную сеть, в которую встроены клетки многоклеточного организма. Компоненты ВКМ формируют механические и биохимические свойства тканей и органов, поддерживая внеклеточный гомеостаз и влияя на внутриклеточные процессы. Недавно было выдвинуто предположение, что накопление повреждений в долгоживущих макромолекулах (особенно в белках внеклеточного матрикса, белках комплекса ядерных пор и гистонах) является одним из ключевых признаков старения наряду с ранее описанными молекулярно-клеточными признаками. Количественные и качественные изменения в матриксе обнаруживаются при развитии и прогрессировании широкого спектра патологий и заболеваний человека, включая возраст-зависимые заболевания. Помимо теоретического интереса исследование ВКМ имеет практическое значение. На сегодняшний день многие компоненты ВКМ рассматриваются в качестве маркеров, отражающих состояние матрикса, а также в качестве потенциальных мишеней для диагностики и лечения заболеваний.
Проведенный обзор подчеркивает роль ремоделирования ВКМ в основных механизмах нормальной и патологической физиологии различных тканей при старении. Возрастные изменения ВКМ вызывают воспаление, фиброз, старение стволовых клеток, влияют на многие другие процессы и могут быть основным фактором старения тканей.
Также был выявлен ряд генов-кандидатов для дальнейшей валидации на выборке российских долгожителей. Гены PRG3 и SERPINB2 показали статистически значимое изменение экспрессии во всех исследованных тканях. Известно, что различные органы и ткани в организме стареют неравномерно, с разной скоростью. Вероятно, возраст-ассоциированные тканеспецифичные изменения ВКМ вносят существенный вклад в их паттерн старения.
Старение растений
Совместно с коллегами из Воронежского государственного университета инженерных технологий, Университета Болоньи и Геттингенского университета Георга-Августа мы опубликовали работу, посвященную различным аспектам старения растений с акцентом на выводы, которые могли бы пролить свет на старение у животных и могли бы помочь в борьбе со старением у людей. Обзорная статья «Genetic mechanisms of aging in plants: What can we learn from them?» опубликована в журнале Ageing research reviews (if ~ 11).
Как известно, растения держат все рекорды по долголетию среди живых существ. В представленном обзоре мы проанализировали опубликованные данные о различных аспектах старения растений с акцентом на механизмы, которые могли бы предоставить ключ к долголетию у животных и помочь бороться со старостью у человека. Старение растений может быть вызвано многими факторами, такими как укорочение теломер, нестабильность генома, потеря протеостаза, изменение межклеточного взаимодействия, десинхроноз, нарушение регуляции аутофагии, эпигенетические изменения.
Однако растения разработали ряд механизмов для увеличения своей продолжительности жизни. Среди этих механизмов — дупликация геномов и генов («генетическая резервная копия»), активная работа фермента теломеразы, обилие меристематических клеток, способность поддерживать меристемы в постоянно активном состоянии и непрерывная активность фитогормонов. Старение растений обычно происходит на протяжении всей многолетней жизни, но может быть и сезонным старением. Изучение причин сезонного старения также может помочь раскрыть механизмы долголетия растений.
Также было рассмотрено влияние различных факторов, таких как сообщества микробиома, гликирование, активность альтернативной оксидазы, митохондриальная дисфункция, на продолжительность жизни растений. Рассмотрены адаптивные механизмы долгоживущих растений.
Материал подготовлен при поддержке РНИМУ им. Н. И. Пирогова