Metilen gögi we progeriýa: öýjükleriň garramak modelinden alnan sapaklar

Bir gendäki ýekeje harpyň üýtgemegi çagalaryň gorkunç tizlikde garramagyna sebäp bolýar. Saç dökülmesi, bogunlaryň gatamagy, arteriýalaryň daralmagy we ýetginjeklik ýaşlary bilen çäklenýän ömür dowamlylygy. Bu kesel Hatçinson-Gilford progeriýa sindromydyr. Ençeme ýyllap onuň barlaglary mutant belogyň zeper ýetirýän ýeri bolan ýadro gönükdirildi. Merilend uniwersitetiniň 2016-njy ýyldaky barlagy başga bir soragy öňe sürdi: bu öýjüklerdäki mitohondriýalar nähili görünýär? Jogap öýjügiň iki bölüminiň arasyndaky baglanyşygy açyp görkezdi, bir asyrlyk taryhy bolan gök boýag bolsa olaryň ikisine-de täsir etdi.

Bu barlag Xiong we kärdeşleri tarapyndan geçirilip, 2016-njy ýylda Aging Cell žurnalynda çap edildi. Ol tutuşlygyna kulturada ösdürilen öýjüklerde geçirildi. Aşakdaky ähli düşündirişler şu hakykata daýanýar. Netijeler hakyky we anykdyr. Olaryň islendik bejergiden näderejede daşdadygy hem şonuň ýaly anykdyr.

Model: bir mutasiýa, bir ýelmeşýän belok

Progeriýa LMNA geniniň 1824-nji ornunda C-niň T bilen çalşylmagyndan başlanýar. Bu üýtgeşme aminokislotany üýtgetmeýär. Ol gizlin splaýsing ýerini işjeňleşdirýär we netijede lamin A belogyndan 50 aminokislota aýrylýar. Progerin diýlip atlandyrylýan gysgaldylan önüm, adatça öýjüge onuň farnezil daýanjyny aýyrmaga mümkinçilik berýän kesilme ýerini ýitirýär. Şonuň üçin progerin hemişelik farnezilleşen ýagdaýda galýar we ýadronyň içki membranasyna ýelmeşýär. Adaty lamin A bolsa şol ýerde gezekleşip birleşýär we aýrylýar.

Ýadroda ýüze çykýan netijeler gowy dokumentleşdirilendir we mikroskopda görünýär. Ýadrolar tekiz süýri görnüşini saklamagyň ýerine güberçeklenýär we ýygyrt atýar. Adatça ýadronyň gyrasyny örtýän, dykyz gaplanan we işjeň däl DNK-dan ybarat geterohromatin ýukalýar. Müňlerçe geniň ekspressiýasy üýtgeýär. Ýadro laminasyny diwar kagyzynyň aňyrsyndaky daýanç gurluşy hökmünde göz öňüne getiriň: daýanç bölekleriniň biri nädogry ýerde kebşirlenende, diwar güberýär we otagyň ähli ýerinde kagyzyň nagyşy bozulýar.

Barlagda progeriýaly näsaglaryň derisinden alnan fibroblastlar bilen bir hatarda, passaj sany deňeşdirilen gözegçilik öýjükleri, şeýle hem adaty fibroblastlaryň gönüden-göni progerin öndürmegi üçin üýtgedilen ikinji öýjük liniýasy ulanyldy. Üýtgedilen öýjüklerde hem şol bir kemçilikler ýüze çykdy. Bu olaryň sebäbiniň näsaglaryň keseliň taryhy ýa-da kulturada geçirilen wagt däl-de, progerin bolandygyny görkezýär. Agyrlyk derejesi mukdara baglydy: has köp progerin öndürýän liniýada ähli ugurlar boýunça has agyr kemçilikler görüldi.

Mitohondriýalar nähili görünýärdi

Sagdyn fibroblastlaryň mitohondriýalary ýadronyň töwereginde şahalanýan tor emele getirýär; olar sitoskeletiň ýollary boýunça hereket edýän uzyn turbajyklardyr. Progeriýa liniýalarynda bu tor ýokdy. Mitohondriýalaryň böleklere bölünenleriniň paýy has uludy, köpüsi çişipdi we elektron mikroskopiýasy agyr zeper ýeten organellalaryň sanynyň takmynan iki esse artandygyny görkezdi. Wagt aralyklary bilen alnan şekiller olaryň gözegçilik öýjüklerindäkilerden has gysga aralyga we has haýal hereket edýändigini görkezdi.

Görnüşdäki üýtgeşmeler işjeňlikde hem şöhlelendi. Mitohondriýalardaky superoksidiň we tutuş öýjükdäki oksidantlaryň derejesi ýokarlandy. Membrana potensialy bozulan öýjükleriň sany artdy. ATP önümçiligi azaldy. Aýratynlykda seredilende, bularyň hiç biri geň däldir, sebäbi zeper ýeten mitohondriýalardan kislorodyň reaktiw görnüşleri syzyp çykýar we olar az energiýa öndürýär. Täze zat teklip edilen sebäpdi. NRF1, TFAM ýaly aşaky derejedäki faktorlar hem-de birleşmegi we bölünmegi sazlaýjy MFN1, MFN2, OPA1, FIS1 we DRP1 arkaly mitohondriýalaryň biogenezini herekete getirýän transkripsiýa koaktiwatory PGC-1alpha progeriýa öýjüklerinde mRNA derejesinde takmynan sekiz esse basylypdy; belogyň mukdary hem şoňa laýyk azaldy. Progerin mitohondriýalary döretmek we saklamak üçin esasy dolandyryjy mehanizmi basýan ýalydy. Ýadro laminasynyň zeperlenmegi bilen energiýa alyş-çalşynyň arasyndaky bu baglanyşyk mitohondriýalarda energiýa öndürilişi baradaky has giň düşündirişiň bir bölegidir. Şol deňagramlylygyň oksidantlar bilen bagly tarapy bolsa oksidatiw stres we ROS gözegçiligi baradaky düşündirişde beýan edilýär.

Metilen gögi nämäni üýtgetdi

Barlagçylar öýjüklere pes konsentrasiýaly, 100 nanomolar metilen gögi bilen birnäçe hepdeläp üznüksiz täsir etdiler. Öýjük kulturasy nukdaýnazaryndan bu gysga derman täsiri däl-de, uzak wagtlyk, ýumşak täsirdir. Metilen gögi oksidlenen we gaýtarylan görnüşleriň arasynda gezekleşýär we mitohondriýalaryň içinde elektronlary daşap bilýär. Şonuň üçin ol bir oksidanty zyýansyzlandyranda sarp edilýän adaty antioksidant däl-de, mitohondriýalara gönükdirilen redoks birleşmesi hökmünde häsiýetlendirilýär.

Mitohondriýalar adaty öýjüklerde-de, progeriýa öýjüklerinde-de jogap berdi. ATP ýokarlandy, oksidantlaryň derejesi peseldi we agyr kemçilikli mitohondriýalaryň paýy azaldy. PGC-1alpha ekspressiýasy onuň aşaky derejedäki käbir nyşanalary bilen bilelikde bölekleýin dikeldi. Şu wagta çenli görülýän zat progeriýa mahsus däl-de, mitohondriýalaryň işjeňligini umumy goldaýan täsirdir.

Ýadrodaky netijeler garaşylmadyk boldy we olar diňe keselli öýjüklere mahsusdy. Görnüşiň mukdar taýdan seljermesi ýadronyň güberçeklenmeginiň azalandygyny görkezdi. Lamin A we C-niň umumy mukdary artdy. Iň üns çekiji zat progeriniň täzeden paýlanmagydy: täsir edilmedik progeriýa öýjüklerinde progeriniň diňe takmynan 30 göterimi ereýän nukleoplazma fraksiýasynda ýerleşýärdi, galan bölegi bolsa membrana berkidilendi. Täsirden soň ereýän bölegiň paýy takmynan 65 göterime ýetdi, bu adaty laminiň ýagdaýyna golaýdy. Membranadan boşan progerin ýanyndaky beloklaryň az bölegini özi bilen çekýär we lamin A hem-de C-niň ereýän fraksiýalary hem dikeldi.

Şol boşamagyň netijesinde ýadronyň iki fenotipi gowulaşdy. Elektron mikroskopiýasy hem-de geterohromatin belogy HP1-alpha üçin boýamak arkaly barlanan, ýadronyň töweregindäki geterohromatin göze görnüp duran derejede dikeldi. RNK sekwenirlemesi bolsa transkriptomyň kadaly ýagdaýa tarap süýşýändigini görkezdi: täsir edilmedik progeriýa öýjükleri gözegçilik öýjüklerinden 3,200-den gowrak gen boýunça tapawutlanýardy, täsir edilen progeriýa öýjükleri bolsa takmynan 1,670 gen boýunça tapawutlanýardy. Adaty öýjüklerde şol bir täsir diňe birnäçe onlarça geni üýtgetdi. Bu ýadrodaky täsiriň umumy transkripsiýa üýtgeşmesi däl-de, progerin bilen baglydygyny görkezýär. Öýjük we haýwan modelleriniň barlag atlarynyň görkezýäninden has dar soraglara jogap berýändigi baradaky ýörelge metilen gögi baradaky barlaglary nähili okamaly diýen makalada düşündirilýär.

Näme üçin bu bejergi däl

Dört çäklendirme bu barlagy degişli ýerinde, ýagny laboratoriýanyň çäginde saklaýar.

Birinjiden, hemme zat laboratoriýa gaplarynda bolup geçdi. Kulturadaky fibroblastlarda gan üpjünçiligi, immun gurşawy, dokumalaryň gurluşy we birleşmäniň nyşana asla ýetip-ýetmeýändigini kesgitleýän tutuş bedeniň farmakologiýasy ýok. Bu makalanyň çäginde hiç bir haýwana doza berilmedi we hiç bir näsag bejerilmedi.

Ikinjiden, progeriýa fibroblastlary diňe bir öýjük görnüşiniň modelidir. Kesel esasan arteriýalara, süňklere we ýag dokumasyna ýetirýän täsiri arkaly ölüme getirýär, barlag bolsa diňe fibroblastlary hem-de bir ýylmanak myşsa preparatyny barlady. Beýleki dokumalar başgaça hereket edip biler.

Üçünjiden, ýadronyň dikeldilmegi kultura gurşawynda birnäçe hepdeläp dowam eden üznüksiz nanomolar täsiriň netijesinde ýüze çykdy. Gapdaky konsentrasiýalar doza däldir we makalada gurşawdaky 100 nanomolar konsentrasiýany adam üçin ulanyş tertibine öwürýän hiç zat ýok. Medisinanyň beýleki ugurlarynda metilen gögüniň öz doza-jogap häsiýetnamasy we howpsuzlyk profili bar, bu barlag bolsa öýde ulanmak üçin hiç hili esas bermeýär. Umumy howpsuzlyk maglumatlary metilen gögüniň howpsuzlygy we zyýanly täsirleri baradaky makalada berilýär.

Dördünjiden, progeriýa adaty garramak däldir. Ol ýadronyň daýanç gurluşynyň belli bir görnüşde bozulmagyna getirýän, ýeke mutasiýa bilen bagly seýrek keseldir. Kulturada ösdürilen öýjüklerde şol aýratyn bozulmany azaldýan birleşme, bu mutasiýasy bolmadyk adamlaryň garramagy barada juda az zat aýdýar. Öýjük fenotipi ýadro bilen mitohondriýalaryň özara täsirini öwrenmäge mümkinçilikdir, uzak ömür baradaky netije däldir.

Şonuň üçin ýerlikli jemleme şertlidir. Progeriýa fibroblastlarynda progerin PGC-1alpha-ny basýar we mitohondriýalaryň böleklere bölünmegine, haýal hereket etmegine, oksidantlara baý hem-de energiýa taýdan garyp bolmagyna getirýär. Pes konsentrasiýaly metilen gögi ähli öýjüklerde mitohondriýalaryň ölçenen görkezijilerini dikeltdi we goşmaça olaraq keselli öýjüklerde progerini ýadro membranasyndan boşatdy; ýadronyň görnüşi, geterohromatin we gen ekspressiýasy bölekleýin dikeldi. Bu goşa täsir barlagy üns bermäge mynasyp edýär. Ýöne ol metilen gögüni progeriýa ýa-da garramak üçin bejergä öwürmeýär.