Учёные из Университета Макауори исследовали белок под названием дисульфид-изомераза (PDI), который обычно находится в цитоплазме клеток и помогает другим белкам принимать правильную форму. Однако исследователи обнаружили, что PDI может проникать из цитоплазмы в ядро клетки и восстанавливать повреждённые цепи ДНК.

С возрастом у организма ухудшаются способности к восстановлению ДНК, что приводит к преждевременному старению, нейродегенерации и повышенному риску развития серьёзных заболеваний.

Так же как нужно лечить рану на коже, повреждённая ДНК в клетках требует постоянного восстановления, — объяснил нейробиолог доктор Сина Шадфар из Центра по изучению БАС при университете. — Каждый день ДНК в клетках подвергается тысячам микроповреждений — как из-за внутренних процессов, так и под воздействием внешней среды: загрязнения воздуха, ультрафиолетового излучения и т. д. Обычно организм быстро реагирует, но с возрастом системы восстановления ослабевают, и повреждения накапливаются.

Особенно остро проблема повреждённой ДНК проявляется в мозге. Нейроны — клетки, которые не делятся, в отличие от других типов клеток. Они не имеют центриолей — ключевого механизма для деления клеток. Поэтому при повреждении ДНК нейронов организм не может их восстановить или заменить. Это делает нейрональные стволовые клетки особенно интересным объектом для исследований в области терапии травм мозга и восстановления когнитивных функций.

Исследователи обнаружили, что PDI способен проникать в ядро клетки и участвовать в восстановлении повреждённой ДНК, что может продлить жизненный цикл и функциональность клеток.

Клетки мозга особенно уязвимы, — отметил Шадфар. — В отличие от кожи или крови, нейроны не обновляются, поэтому любое повреждение остаётся с ними навсегда. Если его не устранить, клетка погибает. Мы впервые показали, что PDI действует как катализатор или молекулярный клей, восстанавливая разрывы ДНК как в делящихся, так и в неделящихся клетках.

Чтобы доказать это, учёные удалили PDI из повреждённых ДНК клеток человека и мыши — и восстановление не происходило. Но как только белок возвращался, клетки снова могли чинить ДНК. В экспериментах на живых рыбках данио усиление активности PDI защитило организм от повреждений, связанных с возрастом.

Теперь команда исследует возможности генной терапии с использованием PDI — например, доставки его с помощью мРНК — для повышения эффективности восстановления ДНК. Хотя акцент делается на лечении БАС, подход может применяться к другим болезням, связанным с повреждением ДНК, таким как Альцгеймер и Паркинсон.

Это исследование может изменить сам подход к лечению нейродегенеративных заболеваний, — подчеркнул Шадфар. — Мы хотим вмешиваться на ранней стадии, пока не нанесён серьёзный вред. Наша цель — предотвратить или остановить развитие этих тяжёлых болезней. За последние 30 лет смертность от БАС выросла на 250 %, а число случаев деменции, включая болезнь Альцгеймера, по прогнозам, удвоится к 2041 году.

Интересно, что ранее PDI был известен как препятствие в борьбе с онкологией: в высоких концентрациях он защищал раковые клетки от разрушения. Поэтому, хотя для борьбы со старением можно активировать его в нейронах, в случае рака учёные могут искать способы блокировать защитные функции этого белка, делая опухоли более уязвимыми для химиотерапии.

PDI — это как двойной агент, — заключает Шадфар. — В здоровых клетках он спасает ДНК, а в раковых — помогает врагу. Вот почему так важно полностью понять его роль.

Результаты исследования опубликованы в журнале Aging Cell.

cover: Created with DALL-E

Запись Ученые обнаружили белок, который может помочь в борьбе со старением и рядом нейродегенеративных болезней впервые появилась Locals.