База данных исследований по борьбе со старением

В лаборатории Поупа Моузли было проведено исследование регуляторной роли транскрипционного фактора HSF1. Ученые поставили цель — выяснить, какие механизмы стоят за индуцированной тепловым шоком экспрессии трансмембранного белка окклудина в культуре клеток Caco-2.Показано, что у больных, перенесших тепловой удар, содержание эндотоксинов в крови примерно в 1000 раз больше, чем у здоровых людей. Активация HSF1 вызывает усиленную экспрессию окклудина, которая полностью блокируется ингибитором HSF1 кверцетином. Нацеленная на HSF1 трансфекция siRNA вызвала тот же эффект. Таким образом, регулируя активность HSF1, можно будет быстро и эффективно бороться с гипертермией.

Фермент метионин-сульфоксид-редуктаза, А (MsrA) является главным компонентом механизма восстановления метионин-сульфоксидных модификаций белков в организме. Джейкоб Московитц и его коллеги предположили, что эти модификации белков могут предшествовать формированию белок-карбонильных производных. С целью выяснения биологической роли MsrA в метаболизме исследователи изучали нокаутированные по данному гену линии дрожжей и мышей. Выяснилось, что в клетках дрожжей активность фермента снижалась с возрастом культуры, что, очевидно, и приводило к накоплению карбонилированных белков. Аналогичные результаты были получены при исследовании функций MsrA у мышей. По сравнению с мышами дикого типа, мутанты были более чувствительными к окислительному стрессу, имели меньшую продолжительность жизни, а также накапливали большее количество карбонилированных белков при окислительном стрессе. Кроме того, у мутантных мышей наблюдались неврологические нарушения в виде атаксии. Снижение активности MsrA наблюдается также в мозге у людей, страдающих болезнью Альцгеймера, и это также приводит к накоплению карбонилированных белков. Дальнейшее исследование этой ферментной системы может быть перспективным для поиска путей воздействия на процесс карбонилирования белков. Таким образом, метионин-сульфоксид-редуктаза, А, вероятно, играет важную роль в процессе старения и неврологических нарушениях у человека.

Группа Алексея Москалева ведет исследования в области радиационной генетики и геронтологии. Группа Москалева изучала адаптивный ответ (изменение продолжительности жизни) у Dosophila melanogater на воздействие низкими дозами радиации. Эксперименты проводились на одной из линий мух дикого типа (Canton S) и на мутантных линиях — с мутациями в генах фактора теплового шока Hsf и генах белков теплового шока. Учеными было показано, что у линий дрозофилы с мутациями в генах Hsp и Hsf, радиационный стресс не оказывает стимулирующего действия на продолжительность жизни (не вызывает адаптивный ответ). Результаты исследований свидетельствует о том, что индукция белков теплового шока — один из первичных защитных механизмов в условиях стресса.

Значительный вклад в изучение стволовых клеток, их способности самовоспроизводиться и участвовать в регенерации тканей внесла лаборатория Шона Моррисона, ученые которой подробно описали симметричное и асимметричное деление стволовых клеток. При симметричном делении стволовая клетка себя копирует, производя при этом своего идентичного двойника. При асимметричном делении стволовая клетка даёт начало нескольким прогениторным клеткам, которые в свою очередь производят клетки определённой ткани, с уже предопределённой программой дифференцировки в клетки определённого типа. Механизмами того или иного деления можно управлять в культуре клеток in vitro, что открывает большие возможности использования их в целях регенерации тканей и клеточной терапии.

Профессор Моримото известен исследованиями по регуляции стресс ответа с участием белков теплового шока у животных и изучением функций молекулярных шаперонов в репарации повреждений белков. Он первым клонировал ген белка теплового шока человека в 1985 году. Одним из последних достижений группы профессора Моримото стало определение роли позитивной и негативной регуляции гена SIRT1(сиртуин 1). Транскрипционный фактор теплового шока HSF1 (Heat shock factor 1) необходим для защиты клетки от стресса, связанного с повреждением белков, сменой их конформации и старением. Учеными было обнаружено, что при ацетилировании этого фактора снижается его способность к связыванию с ДНК. Тогда как деацетилаза SIRT1 (фактор долголетия) поддерживает связывание HSF1 с промотором гена hsp70 путем сохранения деацетилированного состояния HSF1. Таким образом, открывается перспектива направленного влияния на продолжи-тельность жизни через регуляцию метаболизма этих белков. Устойчивость к стрессам и стабильность метаболизма тесно связаны с белковым гомеостазом и возрастом. У C. elegans эта устойчивость обеспечивается транскрипционными факторами HSF1 и FOXO DAF-16, которые предотвращают повреждения от неправильно уложенных белков и cпособствуют продлению жизни клеток. С помощью использования данных масспектрометрии и сравнительного белкового моделирования ученые группы профессора Моримото обнаружили, что ацетилирование HSF1 уменьшает афинность его связывания с различными промоторными последовательностями ДНК из-за нейтрализации положительного заряда серина ацетильной группой. Активность транскрипционного фактора HSF1 оказалась зависимой от SIRT1 — деацетилазы, гомолога Sir-2, находящейся под метаболическим контролем. Она также регулирует и другие транскрипционные факторы: FOXO, p53, nuclear factor-B. Таким образом, регулировать активность HSF1 можно с помощью деацетилазы SIRT1. Достичь этого можно в том числе и за счет специальной диеты.

Сложность применения дендритных клеток (ДК) в клинической практике состоит в том, чтобы идентифицировать соответствующий вид ДК для определенной терапии. Однако, последние исследования указывают на то, что и эта проблема может быть решена. Ученые предлагают изменить ДК так, чтобы они могли экспрессир-вать «иммуносупрессивные» молекулы. Это могло бы ингибировать антиген-специфичный ответ Т-клеток или запускать апоптоз антиген-специфичных Т-клеточных клонов. Такие изменения могли бы быть очень эффективны, к тому же, они почти не имеют побочных эффектов. Ученые предлагают несколько стратегий применения ДК в иммунотерапии при ау-тоиммунных болезнях или аллотрансплантации: — использование определенных популяций ДК;- генетическая модификация ДК; — использование ДК на различных стадиях созревания.

В лаборатории Кевина Морано изучаются возможности селективной регуляции активности транскрипционного фактора HSF1. Известно, что тритерпен целастрол, выделенный из китайского лекар-ственного растения, имеет большой спектр фармакологических эффектов и является потенциальным активатором HSF1. Результаты исследований группы Морано показали, что целастрол активирует HSF1 у Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) с тем же успехом, как он это делал в клетках млекопитающих. Группой Морано также показано, что помимо повышения экспрессии генов ответа на тепловой шок, целастрол индуцирует активную транскрипцию генов, ответственных за метаболизм ксенобиотиков. Он активирует регулирующий их транскрипционный фактор Yap1 посредством модификации его С-концевого домена. Атака производится по остаткам цистеина. Таким образом, целастрол активирует массу транскрипционных факторов с антистрессовой функцией. В лаборатории Морано считают, что исполь-зование целастрола и ему подобных молекул поможет бороться с различными болезнями, включая рак, сердечно-сосудистые заболе-вания и нарушения свертывания белков.

Есть основания предположить, что накопление продуктов гликозилирования связано со старением и развитием некоторых заболеваний, например, диабета. Профессор Моннье изучает модификации белков за счет сахаров (реакция Майларда) и активных форм кислорода. Реакция Майларда происходит, например, у больных диабетом, у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности и атеросклероза, при формировании катаракты. Так, например, ученые выделили новый белок, в котором в результате реакции Майларда образуются сшивки между лизином и гистидином при воздействии треозы. Белок, которому было присвоено название гистидино-треозидин, может формироваться при наличии в реакции даже малых количеств фруктозы, глицеральдегида, метилглиоксала, гликолальдегида, аскорбиновой кислоты. В различных тканях такие сахара, как глюкоза, реагируют с аминогруппами белков, образуя продукт Амадори, который подвергается множеству других модификаций, что приводит к формированию сшивок в белках тканей. Ученые пытаются найти новые ферменты, которые разрушали бы гликозилированные белки и восстанавливали их нативную структуру. Уже найдено два типа ферментов — фруктозил-лизин-оксидаза и фруктоза-лизин-3-фосфокиназа, которые катализируют дегликозилирование и приводят к освобождению аминогрупп.

Многие вирусы кодируют различные супрессоры апоптоза, блокирующие каскады, ведущие к гибели зараженной клетки, начинающиеся как внутри, так и снаружи клетки. Цитомегаловирусы относятся к группе герпес-вирусов, которые вызывают врожденные заболевания и оппортунистические инфекции. Цитомегаловирус человека имеет специальный фактор vMIA, продукт вирусного гена UL37, блокирующий реализацию программы апоптоза, запускаемой рецепторами смерти (Fas). vMIA локализуется в митохондриях и способен останавливать апоптотический каскад на стадии после активации каспазы-8 и разрезания Bid, но до выброса цитохрома С из межмембранного пространства митохондрий. vMIA не имеет гомологии с известными антиапоптотическими белками и, по-видимому, относится к отдельному классу этих факторов. Механизм действия vMIA связан со взаимодействием с клеточным белком GADD45alpha: мутации, нарушающие такое связывание, лишают вирус способности блокировать апоптоз. Цитомегаловирусы способны также запускать программу клеточного деления. В зараженных клетках увеличивается экспрессия промитотических факторов и снижается экспрессия белков, характерных для фазы G0. В случае цитомегаловирусной инфекции запуск каспаза-независимого апоптоза происходит с участием комплекса HtrA2/Omi. Вирусный белок vMIA может блокировать этот процесс. Также цитомегаловирус человека кодирует белок vICA, блокирующий каспаза-8-зависимый апоптоз.

Сероводород (H2S) — один из важных физиологических продуктов мозга. Ученые группы Патрика Л. МакГира исследовали экспрессию цистатионин-β-синтетазы (СВS) и цистатионин-G- лиазы, двух энзимов, участвующих в синтезе сероводорода. Ученые обращают внимание на то, что сероводород является эндогенным противовоспалительным и нейропротектирующим агентом, синтез которого регулируется цистатионин-β-синтетазой в клетках глии и особенно астроцитов. Основываясь на представлениях о роли сероводорода и функции глиальных клеток в отношении его синтеза, исследователи предположили возможность разработки сероводород-содержащих лекарств, которые могут иметь терапевтическое воздействие для пациентов с возраст-зависимыми нейродегенеративными болезнями — Альцгеймера и Паркинсона.