Процеси старења и развој различитих старосних болести одавно су од интереса за научнике широм света, јер разумевањем њиховог курса не само да можемо исправити, већ можда и потпуно обрнути. Међутим, све до недавно није било јасно шта започиње процес старења..
У часопису Сциенце објављена је студија која доказује везу процеса старења са погоршањем чврсто упакованих снопова ћелијске ДНК, што у будућности може довести до развоја метода за превенцију и лијечење болести повезаних са старењем као што су рак, дијабетес и Алцхајмерова болест..
Током заједничког истраживања, научници са Салк института и Кинеске академије наука открили су да су генетске мутације које су у основи Вернер-овог синдрома, поремећаја који доводи до прераног старења и смрти, узрокована погоршањем ДНК лигамената познатих као хетерохроматин.
Ово откриће, створено захваљујући комбинацији матичних ћелија и технологије за уређивање гена, може бити основа за развој метода за сузбијање старосних промена спречавањем или поправљањем оштећења хетерохроматина..
"Наши резултати показују да мутације у гену које узрокују Вернер-ов синдром узрокују дезорганизацију хетерохроматина и да је ово прекидање ДНК структуре кључни фактор који покреће процес старења", каже Јуан Царлос Исписуа Белмонте, шеф истраживања. "Ово откриће не само да је омогућило да се одреди главни узрок старења - уништење хетерохроматина, већ је показало и да је тај процес реверзибилан."
Вернер-ов синдром је генетска болест која узрокује да људи зарасте брже него обично. Појављује се једном у 200.000 људи. Особе са овим поремећајем већ у раним фазама живота пате од болести повезаних са старењем (катаракта, дијабетес типа 2, отврдњавање артерија, остеопороза и рак), а очекивани животни век је смањен на 40-50 година.
Болест је узрокована мутацијом Вернерског синдрома РецК синдрома, или редукованим ВРН геном, који генерише ВРН протеин. Претходне студије су показале да је нормалан облик протеина ензим који чува структуру и интегритет људске ДНК. Мутација овог протеина умањује репликацију и поправак ДНК и експресију гена, за коју се сматра да узрокује прерано старење. Међутим, остаје мистерија како управо мутирани ВРН протеин омета ове важне ћелијске процесе..
Током свог истраживања, научници са Салк института покушали су да утврде тачно како мутирани ВРН протеин изазива тако велики целуларни хаос. Да би то урадили, направили су ћелијски модел Вернер-овог синдрома, користећи технологије за уређивање гена да би уклонили ВРН ген из људских ћелија. Овај модел болести матичних станица омогућио је научницима невиђену могућност да брзо проуче ћелије у лабораторији. Добијене ћелије су имитирале генетску мутацију која се јавља код пацијената са Вернер-овим синдромом, тако да су почели да старију брже него обично. На ближи преглед, научници су открили да је екстракција ВРН гена такође пореметила структуру хетерохроматин - хроматин сегмента који су у кондензованом (компактном) стању током ћелијског циклуса..
Структура ДНК делује као прекидач за контролу активности гена и контролише сложене ћелијске механизме. Спољашње стране хетерохроматинских греда су хемијски маркери, познати као епигенетски завршетци, који контролишу структуру хетерохроматина. На пример, промене ових хемијских прекидача могу променити структуру хетерохроматина, изазивајући експресију или супресију гена..
Истраживачи су открили да делеција ВРН гена доводи до дезорганизације хетерохроматина, доказујући важну улогу за ВРН протеин у одржавању структуре хетерохроматина. Током даљих експеримената, откривено је да протеин директно ступа у интеракцију са молекуларним структурама за које се зна да стабилизују хетерохроматин, што је неоспоран доказ директне везе мутираног ВРН протеина са дестабилизацијом хетерохроматина.
"Наша студија је показала везу између Вернер-овог синдрома и дезорганизације хетерохроматина, показујући молекуларни механизам због којег генетска мутација доводи до општег поремећаја станичних процеса, спречавајући епигенетску регулацију експресије гена", каже господин Белмонте. - Другим речима, он сугерише да акумулиране промене у структури хетерохроматина могу бити главни узрок старења ћелија. Поставља се питање да ли је могуће променити те промене како би се спречили или чак излечили поремећаји повезани са променама везаним за старост?.
Да би се коначно одредила улога дезорганизације хетерохроматина у почетку процеса старења, биће потребне додатне студије. Они ће омогућити научницима да схвате како ова дезорганизација ступа у интеракцију са другим ћелијским процесима који су укључени у старење, као што је смањење крајева хромозома, познатих као теломери. Поред тога, тим истраживача ради на епигенетској технологији уређивања како би се преокренуле епигенетске промјене које играју важну улогу у процесу лутања и развоја болести човјека..