: 04.02.2024
Растения как модель для исследований старения человека?
Молекулярные основы старения обычно исследуют на недолго живущих модельных организмах – червях-нематодах, мухах, мышах, при этом далеко не все полученные результаты можно экстраполировать на человека. Тем не менее моделью человеческого старения могут оказаться и совсем неожиданные живые объекты, такие как растения, эволюционно намного более далекие от нас организмы
Старение, как известно, сопровождается сложным перепрограммированием внутриклеточных обменных процессов. Речь идет о деградации и модификации различных макромолекул, а также активации генов, отвечающих за реакцию на стресс, за аутофагию («самопоедание») и другие функции. Специфические метаболические стратегии в ответ на различные сигналы, поступающие из окружающей среды, есть и у растений. Так, ускорить у них процесс старения может длительное пребывание в темноте.
Ученые из США занялись изучением молекулярных механизмов реакции растительных клеток на стресс, вызванный разными факторами: инфекциями, избытком солей, недостатком освещения. Для этого они генетически модифицировали представителей вида резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) – это небольшое цветковое растение из семейства капустных служит популярной генетической моделью, так как его геном, насчитывающий свыше 25 тыс. генов, практически полностью «расшифрован». Исследователи наблюдали, как меняется «поведение» этих растений в зависимости от наличия тех или иных мутаций.
Одними из таких «подопытных» были резуховидки, у которых из-за мутации некорректно работал белковый комплекс COG из восьми белковых субъединиц. Этот комплекс есть у всех эукариот (ядерных организмов, от дрожжей до позвоночных, включая млекопитающих) и является ключевым для обеспечения работы внутриклеточной органеллы – аппарата (комплекса) Гольджи.
В этой сложной мембранной структуре синтезированные в клетке молекулы белков и жиров сначала подвергаются гликозилированию (присоединению определенных углеводных остатков), затем «пакуются» в секреторные везикулы (маленькие мембранные пузырьки) и отправляются в нужное место. Аппарат Гольджи можно сравнить с «почтовым отделением» клетки, а белковый комплекс COG – с работником, который контролирует и координирует его работу. Проблемы и сбои в работе аппарата Гольджи предсказуемо ведут к нарушению клеточных процессов.
Растения могут осуществлять фотосинтез только на свету, и темнота, как упоминалось выше, запускает у них процесс старения: листья начинают желтеть, сморщиваться и истончаться. У обычных растений такие признаки старения обычно возникают примерно на 9-й день пребывания в темноте, однако у мутантных растений, производящих COG, где неработающей была одна субъединица – COG7, они проявились всего за три дня. При этом в нормальных условиях, а также при воздействии других факторов стресса, растения с мутантным COG ничем не отличались от контрольных.
В еще одной серии экспериментов исследователи выяснили, что другая мутация, которая увеличивает в клетке количество белковой субъединицы COG5, способна компенсировать стареющий фенотип мутанта COG7. Очевидно, что механизм регуляции «темнового» старения растений посредством белков аппарата Гольджи сложен и его детали еще предстоит выяснить. Пока ученым удалось узнать только то, что в темноте в клетках, производящих мутантный COG7, сильнее активируются процессы деструктивной модификации белков и аутофагия.
И есть еще один интересный вопрос, на который пока также нет ответа: играет ли аппарат Гольджи столь же важную роль в старении человека? И вот здесь нам в качестве модельной основы пригодятся растения.
Фото: https://commons.wikimedia.org, https://www.flickr.com и https://commons.wikimedia.org
Публикации по теме
Лекарства от старения, и Где они обитают
Долголетие: от фантазий к технологиям продления здоровой жизни
Родиться баобабом
ГМО и другие тайны генетической селекции растений
: 04.02.2024 
