Циклическое переключение сценариев смерти вдвое продлило жизнь дрожжей
Для этого понадобилось встроить в клетки синтетический генетический осциллятор
Американские исследователи создали синтетическую генетическую систему, которая заставляет два ключевых пути клеточного старения дрожжей регулировать друг друга по принципу отрицательной обратной связи. В результате они активируются попеременно, и ни один из них не получает преобладания, ведущего к скорой смерти клетки. Таким способом удалось продлить жизнь грибов в среднем более чем на 80 процентов, а у некоторых — до 105 процентов. Отчет о работе опубликован в журнале Science.
В эукариотических клетках присутствуют эволюционно высококонсервативные факторы транскрипции и связанные с ними сигнальные пути, влияющие на старение клетки и продолжительность ее жизни. У дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) хорошо охарактеризованы два таких фактора: лизиновая деацетилаза гистонов Sir2 и комплекс гем-активируемого белка (HAP). Sir2 подавляет экспрессию рибосомальной ДНК, поддерживая стабильность этого локуса генома; ее отсутствие приводит к дисфункции ядрышка и нарушению синтеза белков. HAP регулирует биосинтез гема и образование митохондрий, без него постепенно прекращается дыхание клетки.
Используя флуоресцентные метки, микрофлюидную систему и таймлапс-микроскопию, сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством Джеффа Хэйсти (Jeff Hasty) и Наня Хао (Nan Hao) выяснили, что репликативное старение и гибель дрожжевых клеток могут происходить по двум сценариям. Либо чрезмерная экспрессия рибосомальной ДНК вызывает увеличение и фрагментацию ядрышка, либо снижение продукции гема приводит к агрегации и дисфункции митохондрий.