РАЗБЛОКИРОВАНИЕ «КЭПОВ» ТЕЛОМЕР ПОЗВОЛЯЕТ УДЛИНЯТЬ ТЕЛОМЕРЫ И УВЕЛИЧИВАТЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ

(02-06-2010 11:35) 

РАЗБЛОКИРОВАНИЕ «КЭПОВ» ТЕЛОМЕР ПОЗВОЛЯЕТ УДЛИНЯТЬ ТЕЛОМЕРЫ И УВЕЛИЧИВАТЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ КРЫС


Введение: Теломеры – это ничего не кодирующие последовательности ДНК, находящиеся на концах хромосом. Сами теломеры оканчиваются структурами, состоящими из ДНК-квадруплексов и белков, которые называются «кэпы». Длина теломер сокращается пропорционально числу делений клетки и может отражать биовозраст организма. В большинстве случаев длину теломер поддерживает фермент теломераза, и если длина теломер сохраняется постоянной, то старение в клетках не наблюдается.

Цель работы: Исследование влияния «кэпов» на длину теломер и важность теломер в регуляции процесса старения целого организма.

Материалы и методы: В работе использовались культуры лимфоцитов, взятых от одного человека. Применив метод гибридизации ( www.roche-applied-science.com/pack-insert/2209136a.pdf ) было проведено исследование длины их теломер.
В работе также были использованы крысы линии Вистар (7 мес.). Для активации теломеразы и удлинения теломер применялась комбинация теломеразо-активирующей гипоксической терапии и разработанного автором фармакологического метода, воздействующий на «кэпы».
Для проведения теста возрастных изменений памяти крыс, как достоверного маркера биовозраста, использовался водяной лабиринт Морриса.

Результаты и обсуждение: Известно, что у большинства клеток организма активация теломеразы, фермента удлиняющего теломеры, не влияет на уменьшение их длины. Это наблюдается, в частности, у лимфоцитов при культивировании в присутствии фитогемагглютинина, который также активирует в них теломеразу [3]. Причиной этому могут быть так называемые «кэпы» - структуры, которые прикрывают концы теломер от внешних воздействий.
В роли «кэпов» могут выступать находящиеся на концах теломер белки TRF2 и POT1 [4], либо квадруплексы - неканонические четырехцепочечные формы ДНК, в которые могут сворачиваться одноцепочечные концы теломер [2].
Если же освободить теломеры от «кэпов», то, вероятно, образуются одноцепочечные концы теломер, которые могут стать доступными для теломеразы.
После введения в культуру лимфоцитов (в присутствии фитогемагглютинина) препарата влияющего на «кэпы», теломеры опытной культуры «b» оказались длиннее, чем теломеры контрольной культуры «a». См. Рис. 1:

Для дальнейших исследований роли теломер в регуляции старения целого организма были взяты две группы крыс по 6 штук, опытная и контрольная. В опытной группе теломераза активировалась гипоксией, а на кэпы воздействовали тем же препаратом, что и на культуру лимфоцитов, давая его крысам перорально.
Через 1 год после начала исследования были взяты и сфотографированы крысы из обеих групп. На Рис. 2 мы можем видеть:
слева - крыса из опытной группы
справа – крыса из контрольной группы

Рост и качество меха грызунов является маркером старения, поскольку связан с локусом LSXSS, который, в свою очередь, связан с продолжительностью жизни грызунов [1]. Пять крыс из контрольной группы умерли в возрасте 1 год 7 месяцев – 1 год 8 месяцев, а последняя умерла в возрасте 1 год и 10 месяцев, что характерно для крыс линии Вистар сублинии Института геронтологии АМН Украины на данный период.
Крысы из опытной группы умерли в возрасте 2 года 4 месяца, не проявляя характерных для их календарного возраста признаков старения.

Нервная система является одним из важнейших регуляторов старения всего организма. Для оценки биовозраста нервной системы, как показателя скорости старения опытных животных, был применен водный лабиринт Морриса, считающийся наиболее валидным тестом на возрастные изменения пространственной памяти животных, как маркера биовозраста нервной системы.
Результаты этого исследования показали, что у крыс из опытной группы наблюдалась достоверное уменьшение времени поиска ими подводной платформы в лабиринте по сравнению с показателями характерными для крыс доживших до их возраста.
Это может свидетельствовать об улучшении функционировании пространственной памяти крыс прошедших терапию по стабилизации теломер, что может указывать на замедление скорости старения их нервной системы.

Выводы: Результаты проведенных экспериментов уже сейчас показывают важную роль кэпов в регуляции длины теломер, и показывают важную роль теломер в регуляции и увеличении продолжительности жизни всего организма.

Список литературы

1. Brad A. Rikke. Mapping genes specifying the anti-aging actions of calorie restriction using QTL approaches // The Ammer. Aging Assoc. 36th Annual Meeting. – 2007. – June 1-4.
2. Chang C. C., Kuo I. C., Ling I. F., et al. Detection of quadruplex DNA structures in human telomeres by a fluorescent carbazole derivative // Anal. Chem. - 2004. - Aug 1. - № 76(15). - С. 4490-4494.
3. Yamada O., Motoji T., Mizoguchi H. Up-regulation of telomerase activity in human lymphocytes // Biochim. Biophys. Acta. - 1996. - Dec 12. - № 1314(3). - С. 260-266.
4. Yang Q., Zheng Y. L., Harris C. C. POT1 and TRF2 cooperate to maintain telomeric integrity // Mol. Cell. Biol. - 2005. - Feb. - № 25(3). - С. 1070-1080.

Telomere cap unblocking allows efficient telomere elongation and prolongation of rat’s lifespan.

Osipov N. V. (Kiev, Ukraine)

Telomeres are the ends of chromosomes and are non-coding DNA "end-capped" with structures containing DNA-quadruplexes and proteins. Telomeres become shorter after each cell division, which is one of the mechanisms of gradual ageing. Telomerase is the reverse transcriptase responsible for the extension of telomere length. It is well known that activation of telomerase in the most types of organism’s cells is not enough for telomere length stabilization. The reason may be in the telomere “caps”, which cover telomere ends from telomerase action. This experiment shows that telomeres were elongated by the combination of hypoxia activated telomerase and a newly developed pharmacological method removing the telomere cap when this combined method was applied to the human lymphocyte culture and the Wistar rats. Rats from the control group died at the age 1 year 7 month – 1 year 8 month, which is typical for the Wistar rats from our sub-line. Rats from the experimental group died at the age 2 year 4 month. The result Morris’s labyrinth water test showed the better spatial memory function of rats passed the telomere stabilization therapy. The results of these experiments show the significant role of telomere stabilization therapy in prolongation of lifespan.