Не в теломеразе счастье, или Как планарии обеспечивают себе бессмертие

Планарии известны своими фантастическими способностями к регенерации, но, по-видимому, далеко не все они обеспечивают бессмертие своих стволовых клеток, поддерживая постоянную длину теломерных участков хромосом.

Восстановление повреждённых тканей происходит, как известно, за счёт стволовых клеток. Часть их превращается в специализированные клетки и занимает место погибших, а часть продолжает оставаться бессмертными стволовыми, которые готовы в случае чего восполнить потери. Но бессмертие это довольно условное: даже стволовые клетки со временем стареют и выходят из строя. И тогда некому восстанавливать повреждённые, постаревшие ткани. Самый наглядный пример — возрастные изменения кожи, которые во многом происходят как раз из-за истощения запасов стволовых клеток эпителия.

Если бы удалось найти способ сохранить молодость стволовым клеткам, это означало бы продлить жизнь всему организму. А потому исследователи не устают искать решение этой задачи и подчас обращаются за подсказками к различным бессмертным организмам, попадающимся в дикой природе. Особое место среди них занимают планарии, плоские черви с невероятными способностями к регенерации: они могут восстановить с нуля любую ткань и орган. Известно также, что планарии используют как половое размножение, так и бесполое; в последнем случае червь просто делится надвое. Исследователи давно подозревали, что разгадку регенерационных способностей планарий следует искать в особом использовании ими фермента теломеразы или его аналога. Считается, что старение и гибель клеток связаны с укорочением концевых участков хромосом — теломер, которые уменьшаются с каждым делением клетки. Но существует фермент теломераза, достраивающий укороченные теломеры. Проблема в том, что обычно этот фермент активен только на ранних стадиях развития: работай он у нас всю жизнь, проблема старения, возможно, не стояла бы так остро.

Исследователи из Ноттингемского университета (Великобритания) предположили, что планариям как-то удаётся поддерживать активность теломеразы в стволовых клетках. Учёные определили соответствующий ген, кодирующий у планарий аналог человеческой теломеразы: если этот ген выключали, теломеры хромосом начинали укорачиваться. Но главным результатом экспериментов стало то, что удалось обнаружить резкое усиление активности этого гена при бесполом размножении червей. Когда планария делилась на две, фермент старался по максимуму поддерживать стволовые клетки в рабочем, «бессмертном» состоянии — чтобы они после деления достроили ткани и органы. При этом ничего подобного не наблюдалось у червей, размножающихся половым способом.

Результаты экспериментов учёные публикуют в журнале PNAS.

Это значит, что новая планария, образовавшаяся в результате бесполого размножения, получает обновлённые стволовые клетки, возможность, так сказать, начать всё сначала. Можно было бы сказать, что планарии укладываются в известную теорию о том, что полноценное бессмертие могут позволить себе только организмы с бесполым размножением. Но следует помнить, что и те черви, которые размножаются половым путём, обладают той же способностью к бесконечной регенерации. При этом никакой дополнительной активности генов теломеразы у них обнаружить не удалось.

Вот почему эти результаты оказываются в высшей степени двойственными. С одной стороны, они подтверждают гипотезу о том, что бессмертие действительно можно получить, постоянно удлиняя теломеры хромосом, и бесполые планарии это убедительно показали. С другой — ясно, что это не единственный путь к бессмертию, поскольку черви с половым размножением обходятся без гиперактивной теломеразы. И, очевидно, над разгадкой этого альтернативного способа исследователям предстоит немало потрудиться.

Подготовлено по материалам Ноттингемского университета.

{mossh}

Планарии известны своими фантастическими способностями к регенерации, но, по-видимому, далеко не все они обеспечивают бессмертие своих стволовых клеток, поддерживая постоянную длину теломерных участков хромосом.

Восстановление повреждённых тканей происходит, как известно, за счёт стволовых клеток. Часть их превращается в специализированные клетки и занимает место погибших, а часть продолжает оставаться бессмертными стволовыми, которые готовы в случае чего восполнить потери. Но бессмертие это довольно условное: даже стволовые клетки со временем стареют и выходят из строя. И тогда некому восстанавливать повреждённые, постаревшие ткани. Самый наглядный пример — возрастные изменения кожи, которые во многом происходят как раз из-за истощения запасов стволовых клеток эпителия.

Если бы удалось найти способ сохранить молодость стволовым клеткам, это означало бы продлить жизнь всему организму. А потому исследователи не устают искать решение этой задачи и подчас обращаются за подсказками к различным бессмертным организмам, попадающимся в дикой природе. Особое место среди них занимают планарии, плоские черви с невероятными способностями к регенерации: они могут восстановить с нуля любую ткань и орган. Известно также, что планарии используют как половое размножение, так и бесполое; в последнем случае червь просто делится надвое. Исследователи давно подозревали, что разгадку регенерационных способностей планарий следует искать в особом использовании ими фермента теломеразы или его аналога. Считается, что старение и гибель клеток связаны с укорочением концевых участков хромосом — теломер, которые уменьшаются с каждым делением клетки. Но существует фермент теломераза, достраивающий укороченные теломеры. Проблема в том, что обычно этот фермент активен только на ранних стадиях развития: работай он у нас всю жизнь, проблема старения, возможно, не стояла бы так остро.

Исследователи из Ноттингемского университета (Великобритания) предположили, что планариям как-то удаётся поддерживать активность теломеразы в стволовых клетках. Учёные определили соответствующий ген, кодирующий у планарий аналог человеческой теломеразы: если этот ген выключали, теломеры хромосом начинали укорачиваться. Но главным результатом экспериментов стало то, что удалось обнаружить резкое усиление активности этого гена при бесполом размножении червей. Когда планария делилась на две, фермент старался по максимуму поддерживать стволовые клетки в рабочем, «бессмертном» состоянии — чтобы они после деления достроили ткани и органы. При этом ничего подобного не наблюдалось у червей, размножающихся половым способом.

Результаты экспериментов учёные публикуют в журнале PNAS.

Это значит, что новая планария, образовавшаяся в результате бесполого размножения, получает обновлённые стволовые клетки, возможность, так сказать, начать всё сначала. Можно было бы сказать, что планарии укладываются в известную теорию о том, что полноценное бессмертие могут позволить себе только организмы с бесполым размножением. Но следует помнить, что и те черви, которые размножаются половым путём, обладают той же способностью к бесконечной регенерации. При этом никакой дополнительной активности генов теломеразы у них обнаружить не удалось.

Вот почему эти результаты оказываются в высшей степени двойственными. С одной стороны, они подтверждают гипотезу о том, что бессмертие действительно можно получить, постоянно удлиняя теломеры хромосом, и бесполые планарии это убедительно показали. С другой — ясно, что это не единственный путь к бессмертию, поскольку черви с половым размножением обходятся без гиперактивной теломеразы. И, очевидно, над разгадкой этого альтернативного способа исследователям предстоит немало потрудиться.

Подготовлено по материалам Ноттингемского университета.

{mossh}