Борьба со старением: белок, который «склеивает» ДНК

Исследователи из Университета Макуори в Австралии совершили открытие, которое может стать поворотным моментом в борьбе с возрастными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС), болезни Альцгеймера и Паркинсона. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Ageing Cell, природный белок изомераза дисульфидных связей (PDI), присутствующий в клетках человека, играет ключевую роль в восстановлении повреждённой ДНК — молекулы, ответственной за генетические инструкции организма. Этот прорыв открывает новые перспективы для разработки методов лечения, способных замедлить или предотвратить прогрессирование нейродегенеративных заболеваний.

Белок, который «склеивает» ДНК

Команда под руководством нейробиолога доктора Сины Шадфара из Центра исследований БАС Университета Макуори обнаружила, что белок PDI действует как своеобразный «клей», помогая восстанавливать разрывы двойной спирали ДНК — одного из самых опасных видов повреждений. Повреждение ДНК считается одной из главных причин старения и развития связанных с ним заболеваний.

«Каждый день наши клетки сталкиваются с тысячами повреждений ДНК, вызванных как внутренними, так и внешними факторами, например, загрязнением или ультрафиолетом», — объясняет доктор Шадфар. «В молодости организм эффективно справляется с этими повреждениями, но с возрастом механизмы восстановления ослабевают, что приводит к накоплению дефектов».

Особенно уязвимы клетки мозга, которые, в отличие от клеток кожи или крови, не делятся и не обновляются.

«Накопленные повреждения в нейронах сохраняются, что может привести к их гибели и развитию таких заболеваний, как БАС, Альцгеймер или Паркинсон», — добавляет учёный.

Неожиданное открытие

PDI традиционно изучался как белок, помогающий другим белкам правильно сворачиваться в цитоплазме клетки. Однако команда Шадфара обнаружила, что PDI способен перемещаться в ядро клетки, где выполняет новую функцию — помогает восстанавливать ДНК.

«Мы впервые показали, что PDI играет роль катализатора в ремонте ДНК как в делящихся, так и в неделящихся клетках», — подчёркивает Шадфар.

Эксперименты подтвердили значимость открытия: в клетках опухолей человека и мозговых клетках мышей удаление PDI затрудняло восстановление ДНК, а его добавление, напротив, улучшало этот процесс. Аналогичные результаты были получены на рыбках данио, где повышенное производство PDI защищало клетки от возрастных повреждений.

Интересно, что PDI имеет двойственную репутацию. В раковых клетках он помогает опухолям выживать, усиливая их способность восстанавливать ДНК и сопротивляться химиотерапии. «PDI — это как двойной агент, — поясняет Шадфар. — В здоровых клетках он защищает от старения, но в раковых — поддерживает их выживание. Поэтому любые терапии, связанные с PDI, должны быть предельно точными».

Перспективы генной терапии

Команда Шадфара использует передовые технологии генной терапии, включая методы на основе мРНК, подобные тем, что применялись в вакцинах против COVID-19. Эти технологии позволяют воздействовать на механизмы старения и нейродегенерации. Проект получил грант в размере 300 000 долларов от австралийской организации FightMND и стал первым в стране исследованием, использующим мРНК-терапию для борьбы с БАС с акцентом на старение.

«Мы стремимся вмешаться на ранних стадиях, до того, как повреждения станут необратимыми», — говорит Шадфар.

Терапия направлена на усиление восстановления ДНК в клетках мозга, минимизируя побочные эффекты в других тканях. Это особенно важно, учитывая двойственную роль PDI в раковых клетках.

Открытие имеет огромное значение, учитывая увеличение доли пожилых людей в общей численности населения. По словам Шадфара, к 2050 году каждый четвёртый австралиец будет старше 65 лет. Смертность от БАС за последние 30 лет выросла на 250%, а число случаев деменции, включая болезнь Альцгеймера, к 2041 году удвоится. Болезнь Паркинсона, поражающая уже более 150 000 австралийцев, ежегодно растёт на 4%. Эти данные подчёркивают необходимость новых подходов к лечению.

Заключение

Открытие команды доктора Шадфара демонстрирует, как фундаментальные исследования могут привести к практическим решениям для борьбы с тяжёлыми заболеваниями. Возможность усилить восстановление ДНК с помощью PDI открывает новые горизонты для лечения БАС, Альцгеймера и Паркинсона. В то же время двойственная роль белка требует осторожного подхода к разработке терапий. По мере продвижения исследований мир может стать ближе к новым методам лечения, которые не только продлят жизнь, но и улучшат её качество для миллионов людей.