Испытываемый клетками кратковременный тепловой стресс приводит к их старению. К такому выводу пришли российские ученые, авторы статей в журналах Nucleic Acids Research и Cell Cycle. Коротко об исследованиях сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».
Тепловой шок — один из наиболее изученных факторов клеточного стресса, но о его отсроченных эффектах известно немного. Биологи выяснили, что он наиболее сильно сказывается на клетках, находящихся в ранней синтетической фазе, и вызывает не только кратковременную остановку удвоения ДНК, но и гораздо более тяжелые последствия.
С помощью широкого набора методов ученые продемонстрировали, что клетка во время стресса способна «ломать» вилки. Речь идет об участках состоящей из двух цепей молекулы ДНК, где эти цепи разделены, чтобы к каждой из них могла достроиться еще одна (так происходит удвоение молекулы). Это достраивание происходит по принципу комплементарности, согласно которому каждому нуклеотиду — «букве» ДНК — соответствует парный ему, стоящий напротив.
Выяснилось, что тепловой шок подавляет действие топоизомеразы I, которая снимает напряженность молекулы ДНК, возникающую в процессе репликации, путем внесения одноцепочечного разрыва в ДНК. Это приводит к разрывам одной из цепей, а когда вилка репликации появляется в этом же месте, рвется и вторая цепь. Поскольку при починке таких разрывов специальные «ремонтные» белки ориентируются на аналогичный участок второй целой цепи, когда повреждены обе, молекула трудно поддается восстановлению.
«На основании исследования реакции клеток на тепловой стресс мы сформулировали модель индукции клеточного старения, которая верна для многих повреждающих ДНК агентов. Согласно этой модели, практически любое повреждение ДНК (одно- или двухцепочечный разрыв), произошедшее в ранней S-фазе клеточного цикла, может привести к запуску программы клеточного старения», — пояснил один из авторов исследования Сергей Разин.
Данный механизм стресс-индуцированного старения клеток может помочь в разработке новых подходов для лечения раковых заболеваний, отмечают ученые.