Биологи в реальном времени увидели, как стареют стволовые клетки кожи

Традиционно старение изучали преимущественно через активность генов: какие из них включаются, а какие со временем «замолкают». Однако между ДНК и готовым белком существует еще один важнейший этап — трансляция, когда клеточные «фабрики» — рибосомы — считывают молекулы РНК и собирают белки. Последние выполняют почти всю работу внутри клетки: образуют структуры, передают сигналы, запускают воспаление и ремонтируют повреждения. 

Этот процесс имеет огромное значение для стволовых клеток кожи, которые постоянно обновляют эпидермис и помогают тканям восстанавливаться после повреждений. Ученым давно известно, что молодые стволовые клетки обычно работают в экономном режиме, синтезируя сравнительно мало белков. Это, как считается, помогает им сохранять молодость и способность к регенерации. Правда, проследить, как меняется производство белков в отдельных клетках стареющей ткани до сих пор не представлялось возможным.  

Теперь ученые из Университета Цюриха (Швейцария) разработали технологию, которая позволяет наблюдать за работой рибосом в отдельных клетках кожи мышей. Метод получил название in-vivo single-cell ribosome profiling. Он основан на быстром «замораживании» процесса синтеза с помощью вещества, останавливающего движение рибосом по РНК. Последующий анализ молекул РНК позволил создать подробную «карту» синтеза белков. 

Нашумевший препарат от старения впервые проверят на человеке Идея «перезапуска» стареющих клеток перестала быть научной фантастикой: американская биотехнологическая компания Life Biosciences получила разрешение регулятора на клинические испытания препарата E… naked-science.ru

Проанализировав почти две тысячи клеток эпидермиса, включая стволовые, клетки волосяных фолликулов и иммунные клетки, исследователи обнаружили, что разные типы клеток кожи используют систему синтеза белков по-разному. При этом у пожилых животных некоторые механизмы работы стволовых клеток заметно менялись. 

Самыми неожиданными стали изменения в старых стволовых клетках. Выяснилось, что с возрастом резко усиливается синтез группы белков AP-1 — молекул, участвующих в реакции на стресс, воспаление и повреждение тканей. При этом уровень соответствующих молекул РНК почти не менялся. То есть клетки не производили больше генетических инструкций, а активнее использовали уже существующие для сборки белков. Значит, старение может регулироваться в том числе на уровне самой системы синтеза белка. 

Внимание ученых также привлек белок JUN — один из ключевых компонентов AP-1. В старой коже его количество заметно возрастало именно в ядрах стволовых клеток. Аналогичная связь наблюдалась и в данных по коже человека: уровень JUN также возрастал с возрастом. Это, по мнению авторов научной работы, может означать, что стареющие клетки переходят в состояние хронического стресса и готовности к воспалительным процессам. 

Цена омоложения: почему попытки обратить старение вспять повышают риск развития рака Старение больше не кажется необратимым процессом: эпигенетические часы можно частично «отмотать» назад. Звучит здорово, но есть нюанс — вмешательство в программы клеточной идентичности затрагивает… naked-science.ru

Исследователи также выявили обратный процесс: некоторые важные для нормальной работы кожи белки синтезировались хуже. Среди них оказался E-cadherin — молекула, помогающая клеткам прочно соединяться друг с другом. Ослабление ее синтеза потенциально может объяснить, почему кожа у пожилых хуже восстанавливается после повреждений. 

Новый метод поможет изучать старение и другие процессы, связанные с нарушением синтеза белков, включая рак и нейродегенеративные заболевания. В будущем умение управлять этими механизмами может привести к созданию способов поддержания нормальной работы стареющих тканей. Результаты научной работы опубликованы в журнале Molecular Cell.