• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
461
Старение подстегивает «пятая колонна» – эндогенные ретровирусы
Биология

Старение подстегивает «пятая колонна» – эндогенные ретровирусы

За последние десятилетия ученые выяснили много нового относительно молекулярных основ старения, и в первую очередь – об изменчивости в структуре и работе генов, кодирующих белки. Сейчас фокус смещается на некодирующие нуклеотидные последовательности, которые выполняют другие функции – регуляторные. В этом русле недавно были изучены участки генома, в которые некогда встроились древние вирусы

Все вирусы, в отличие от клеточных организмов, устроены очень просто. Грубо говоря, они представляют собой наследственный материал – молекулу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенную в белковую оболочку. Некоторые РНК-содержащие вирусы при размножении проходят промежуточную стадию жизненного цикла в виде ДНК. Такие вирусы называют ретровирусами, так как им приходится превращать свою РНК «назад» в ДНК – основной носитель генетической информации. Синтезированная вирусная ДНК встраивается в геном клетки-хозяина, ресурсы которой используются для воспроизведения новых вирусных частиц.

Человек, как и другие животные и даже бактерии, тесно взаимодействуют с вирусами на протяжении всей своей эволюции. В течение миллионов лет вирусы могли «побеждать», приводя к гибели целые популяции, но так случалось не всегда. Некоторые из хозяев приобретали устойчивость к этим паразитам, при этом вирусная ДНК могла в том или ином виде остаться в клеточном геноме. В случае половых клеток эти вирусные последовательности могут перейти к следующим поколениям. Сейчас, по оценкам специалистов, бывшие ретровирусы составляют около 8–9% генома человека.

Интеграция вирусной ДНК (viral DNA) в геном хозяина (host genome)

Это древнее вирусное «наследство» называют эндогенными ретровирусами (ERV). Обычно такие вирусы имеют изменения, делающие их неактивными, к тому же они подавляются с помощью «запрограммированной» эпигенетической (надгеномной) регуляции активности генов. Однако совсем уж «мертвым грузом» ERV не являются: они участвуют в регуляции работы человеческих генов, опосредуя ряд патологических процессов, а иногда может реализовываться и положительный «симбиотический» сценарий.

Основным механизмом эпигенетической регуляции активности генов, при которой структура генома не меняется, является присоединение метильной группы (СН3–) к нуклеотиду цитозину, расположенному в регуляторной области гена. Однако такое метилирование и, соответственно репрессия генома может работать менее эффективно на некоторых стадиях эмбрионального развития, с возрастом (в процессе старения), а также при ряде заболеваний, например, раке

Ученые из Китая предположили, что при сопутствующему старению ослаблению эпигенетического «надзора» над ретровирусами, эти последние могут выходить из-под контроля хозяина и уже сами способствовать дальнейшим возрастным изменениям макроорганизма. Они исследовали возможную связь ERV и старения на примере самых «молодых», т.е. относительно недавно интегрированных в геном человека ретровирусов семейства HERVK. Исследователи провели несколько серий экспериментов, используя различные модели старения – от клеточных культур человека до дрожжей, мух, приматов и грызунов.

Оказалось, что «возрастное» снижение эпигенетического контроля HERVK действительно приводит к активации этих ретровирусов, что выражается в наработке вирусных белков и накоплению вирусоподобных частиц в стареющих клетках. Последнее, в свою очередь, способствует активации молекулярного пути врожденного иммунного ответа, связанного с развитием воспаления, что ускоряет клеточное старение. Кроме того, ретровирусоподобные частицы, высвобождаемые стареющими клетками, передают и усиливают «сигналы старения» другим клеткам, включая «молодых» и здоровых.

Результаты этой работы представляют старение как запрограммированный, трансмиссивный (заразный) и интервенционный процесс. С одной стороны, хорошего в этом мало. С другой стороны, как это ни парадоксально, новое видение старения открывает и новые перспективы в профилактике и лечении связанных с ним заболеваний.

Новые способы борьбы со старением должны быть напрямую направлены на подавление жизненного цикла наших собственных «воспрянувших» ретровирусов. Для этого можно использовать препараты, прицельно воздействующие на вирусные ферменты, антитела против белков вирусной оболочки или даже системы редактирования генов, нацеленные на регуляторные элементы нашего «внутреннего врага».

Фото: https://www.flickr.com

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!