Вчені з Китаю і США виявили зв’язок між запрограмованим старінням клітин організму людини і воскресінням ретровірусів з нашого геному. Як виявилося, відроджені віруси не просто прискорюють і ускладнюють старіння в кожній окремій клітині, а й «заражають старінням» сусідні, вражаючи цілі органи і тканини. Результати дослідження детально викладені в статті, опублікованій в журналі Cell.
Старіння організму пов’язано з погіршенням його фізіологічного стану і проявом ряду хронічних захворювань. Незважаючи на довгі роки досліджень цього процесу, багато молекулярних змін і механізмів, що лежать в його основі, залишаються маловивченими. Клітинне старіння – найбільш характерна ознака старіння і пов’язаних з ним захворювань, при яких важливу роль відіграють запрограмовані епігенетичні зміни.
Ці зміни відбуваються під впливом зовнішніх факторів середовища і впливають на те, які гени і яким чином працюють. Так, зовнішнє джерело стресу може викликати необоротну зупинку клітинного циклу (життя клітини від ділення до ділення) і привести до її смерті. І практично невідомо, яку роль в цих процесах відіграють мобільні елементи геному — ретротранспозони.
Ретротранспозони (або ендогенні ретровіруси) — релікт древньої ретровірусної інфекції, що вразив наших предків та закріпився в їх геномі в процесі еволюції. Сьогодні такі вставки генів древніх вірусів становлять близько восьми відсотків всього геному людини. Природно, ретротранспозони зберігаються не в первозданному вигляді: в результаті еволюційного тиску вони накопичують мутації, які зазвичай перешкоджають їх реплікації (розмноженню), транспозиції (пересуванню) в геномі і синтезу пов’язаних з ними білків.
- Вчені пояснили різке потепління клімату 55 мільйонів років тому
- Знайдений ген, що захищає клітини мозку від хвороби Альцгеймера
- Вчені навчилися вирощувати хрящі за допомогою магнітного поля
Міжнародна команда дослідників з Китаю та США зацікавилася наймолодшою підродиною ендогенних ретровірусів людини HERVK (HML-2). Вчені виявили, що в старіючих людських клітинах ці ретровіруси відновлюють свою здатність виробляти білки, необхідні для створення ретровірусоподібних частинок (РВПЧ). Тому в умовах стресу, як тільки зупиняється клітинний цикл і слабшає «нагляд» за ретротранспозонами, сотні копій вірусу HERVK, що містяться в геномі людини, починають синтезувати РНК, ДНК і білки вірусних частинок.
Схема участі ендогенних ретровірусів підродини HERVK (HML-2) у прискореному старінні клітин людини / © Xiaoqian Liu et al, Cell, 2023
Накопичення вірусного генетичного матеріалу в клітинах викликає вроджену імунну відповідь, викликаючи запальні реакції та прискорюючи клітинне старіння. Більш того, після смерті однієї клітини вивільнені РВПЧ можуть ефективно передавати сигнали старіння іншим клітинам поблизу, а також в інші органи і тканини, використовуючи кровотік. Тим самим це призводить до лавиноподібного старіння «інфікованих» молодих клітин.
Однак, як виявилося, ці процеси можна перервати: дослідники розробили і протестували кілька ефективних стратегій втручання, для інгібування реактивації ендогенних ретровірусів і усунення вірусних частинок. Кожна з цих стратегій блокує різні етапи життєвого циклу вірусу, щоб полегшити і уповільнити старіння тканин і всього організму.
Таким чином, робота відкриває широкі можливості для створення наукового методу оцінки старіння і розробки терапевтичних стратегій для полегшення процесів старіння і пов’язаних з цим хвороб.