Берегите молодость: обнаружен новый признак старения мышц

iScience: старые стволовые клетки мышц имеют излишне активную ДНК.

Ученые Гонконгского университета науки и технологий обнаружили новый признак старения в мышечных стволовых клетках (MuSC). Оказалось, что хроматин — основное вещество хромосом — у старых стволовых клеток демонстрирует излишнюю активность, что отличает их от молодых MuSC. Результаты исследования опубликованы в журнале iScience.

Известно, что взрослые стволовые клетки, которые участвуют в регенерации тканей, например, скелетных мышц, способны долгое время находиться в состоянии покоя, а при травме активируются и начинают делиться. Затем некоторые активированные MuSC возвращаются в состояние покоя для самообновления и пополнения пула стволовых клеток. Ключевым соединением, участвующим в этом процессе, является белок Pax7, а его истощение приводит к истощению пула из-за остановки клеточного деления.

Хроматин — это вещество, которое состоит из ДНК и связанных с нею белков. Он может иметь два состояния: конденсированное, при котором его структура плотно упакована (гетерохроматин), и менее плотное состояние — эухроматин. Гетерохроматин характеризуется тем, что ДНК в его составе не транскрибируется, то есть не участвует в процессе синтеза РНК и белков. Этим достигается регуляция клеточного генома, поскольку каждый тип клеток, в том числе MuSC, должен обладать своим набором активированных генов.

Исследователи изучили изменения в открытости хроматина у молодых и старых MuSC во время выхода из состояния покоя, ранней активации и регенерации. Для анализа эухроматина используется метод секвенирования ATAC-seq, который выявляет открытые участки генома по встроенным в него искусственным фрагментам — адаптерам. Оказалось, что у старых стволовых клеток хроматин характеризуется большей открытостью, то есть хроническим активированным состоянием. В результате состояние покоя у этих клеток часто прерывается, в результате чего ухудшается способность к регенерации. Кроме того, открытость хроматина способствует усилению активности генов, связанных с развитием рака.

Ученым также удалось обнаружить ключевые регуляторы Pax7, называемые энхансерами — это участки ДНК, которые способны усилить активность конкретного гена. Экспериментальное блокирование энхансеров привело к дефициту белка Pax7 и дисфункции стволовых клеток. Активность этих энхансеров понижалась у старых покоящихся клеток, что, возможно, объясняется действием каких-то других факторов. По словам ученых, если удастся найти способ сохранить активность энхансеров у старых клеток, то это позволит «омолодить» их.