Микромир РНК: как маленькие молекулы контролируют наше старение

Исследование, проведенное учеными из Государственного университета Кампинаса (UNICAMP) в Бразилии, раскрыло новую грань в понимании процесса старения. В центре внимания - круглый червь Caenorhabditis elegans, на примере которого демонстрируется, как нарушения в передаче РНК между клетками различных тканей могут приводить к сокращению продолжительности жизни. Открытие, опубликованное в журнале Gene, добавляет важные детали к общей картине механизмов старения и связанных с ним заболеваний.

На протяжении многих лет наука знала, что клетки разных тканей могут обмениваться молекулами РНК, подобно тому, как они обмениваются белками и метаболитами. Этот процесс играет ключевую роль в межклеточной коммуникации, влияя на функционирование органов и целостность организма. Однако до сих пор не было четко понято, как именно изменения в этом «разговоре» между молекулами РНК могут влиять на старение. Исследование под руководством профессора Марсело Мори пролило свет на этот вопрос.

Основная идея заключается в том, что для поддержания адекватной продолжительности жизни механизм коммуникации должен быть отрегулирован с высокой точностью. Исследователи обнаружили, что любое увеличение способности тканей поглощать определенные типы РНК из внеклеточной среды негативно сказывается на продолжительности жизни организма. Также было доказано, что сокращение продолжительности жизни связано не только с нарушением РНК-основанной коммуникации между тканями в рамках одного организма, но и с увеличением способности к поглощению РНК из окружающей среды, например, от бактерий в микробиоте.

Вдохновение для исследования механизма транспортировки межклеточной РНК пришло после открытия механизма РНК-интерференции, за которое американские ученые Эндрю Файер и Крейг Мелло получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2006 году. Они ввели двуцепочечную РНК в C. elegans, чтобы с высокой точностью «заглушить» гены, и обнаружили, что этот механизм влияет не только на ткани, где был проведен эксперимент, но и передается последующим поколениям.

В ходе экспериментов, проведенных учеными, было выявлено, что повышенная активность белка SID-1, который играет ключевую роль в поглощении РНК клетками, в определенных тканях круглого червя Caenorhabditis elegans (например, в кишечнике, мышцах или нейронах) приводит к уменьшению продолжительности жизни этих организмов. Избыточное выражение SID-1 усиливает поглощение РНК из окружающей среды, что, как предполагают исследователи, создает дисбаланс во внутренней среде организма и способствует ускоренному старению. Аналогичные результаты были получены и при изучении других белков, участвующих в транспортировке РНК, таких как SID-2 и SID-5, где их повышенная экспрессия также ассоциировалась с сокращением продолжительности жизни.

В дополнение к внутриклеточной регуляции, группа UNICAMP также исследовала влияние экзогенной передачи РНК – перенос РНК из внешней среды в организм. Они обнаружили, что увеличение активности белка SID-2, который облегчает поглощение РНК через кишечник, в сочетании с повышенным производством РНК бактериями (частью кишечной микробиоты червей), приводит к снижению продолжительности жизни C. elegans. Это подчеркивает, что избыточное накопление экзогенной РНК в тканях может нарушать нормальное функционирование и гомеостаз организма, способствуя ускорению процессов старения.

Исследование подчеркивает, что точное регулирование процесса поглощения и транспортировки РНК является критически важным для поддержания здоровья и продолжительности жизни организма. Нарушения в этих процессах могут привести к дисбалансу, ускорению старения и сокращению продолжительности жизни.