Исследователи из Университета Ноттингема, Великобритания, выяснили молекулярные механизмы высокой способности к регенерации у планарий.

Плоские черви планарии обладают удивительной, почти безграничной, способностью к регенерации. Ученые давно уже пытаются понять механизмы, лежащие в основе такой способности.

Азиз Абубакар из Университета Ноттингема, Англия, занялся изучением особенностей высокой степени регенерации как у размножающихся половым путем планарий, так и планарий, размножающихся путем деления надвое (бесполым путем). И те другие способны к восстановлению новых мышц, покровов, кишечной и даже нервной системы.

"Обычно, когда стволовые клетки делятся для того, что залечить рану, у них заметны признаки старения," -- поясняет ученый, -- "это значит, что стволовые клетки теряют способность к делению и к замене специализированных клеток в тканях нашего тела. Наша стареющая кожа – возможно, лучший пример тому. А у планарий стволовые клетки каким-то образом избегают старения и не теряют способности делиться."

Одна из важных причин того, почему клетки теряют способность к делению, -- уменьшение длины теломер (концевых участков хромосом). Чтобы тело нормально функционировало, необходимо, чтобы на место умирающих и поврежденных клеток приходили новые на замену.

В ходе деления клеток копия генетического материала должна быть передана от делящейся клетки к дочерним клеткам. Генетическая информация в клетке закодирована в ДНК, входящей в состав хромосом. На концах хромосом есть своего рода защитные "шапочки", защищающие концы, называются эти структуры на конце хромосом "теломеры" или "теломерные участки". Считается, что теломеры защищают концевые участки спиралей ДНК от разрушения и и не позволяют им "залипнуть" на другие ДНКовые спирали.

Каждый раз, когда клетка делится, теломерная "шапочка" становится короче. Когда они становятся слишком короткими, клетки утрачивают способность делиться.

Если представить себе потенциально бессмертное животное, то можно предложить, что у такого животного теломерные концы не укорачиваются, а воспроизводятся без потерь. Азиз Абубакар предположил, что плоские черви планарии как раз обладают такой способностью поддерживать теломерные концы хромосом в стволовых клетках, и потому они теоретически бессмертны!

И вот недавно Томас Тан в сотрудничесиве с группой ученых решил разобраться в молекулярных особенностях стволовых клеток планарий. Ранее было показано на других группах животных, что в некоторых типах клеток теломерные концы хромосом могут поддерживаться за счет особого фермента теломеразы. У большинства организмов, размножающихся половым путем, этот фермент активен в раннем развитии. С возрастом, однако, он становится неактивен в большинстве клеток, и теломерные участки хромосом укорачиваются.

Исследователи обнаружили у планарий фермент, аналогичный теломеразе у более развитых животных, и они с помощью методов генной инженерии выключили работу гена, кодирующего синтез этого фермента. В результате длина теломерных участков хромосом уменьшалась, этот результат говорит в пользу того, что продукт гена действительно участвует в поддержании теломер. Затем ученые измерили активность данного фермента, сравнили ее с длиной теломерных участков и выяснили, что у червей, размножающихся бесполым путем, синтез этого фермента резко вырастает в случае, если черви регенерируют, что позволяет стволовым клеткам поддерживать теломерные участки хромосом пока они делятся, а их дочерние клетки активно участвуют в замене поврежденных тканей.

Тан подчеркивает важность междисциплинарного подхода, ведь с данном исследовании очень пригодились навыки сотрудников из лаборатории генетики дрожжей профессора Эдварда Льюиса из Университета Ноттингема, которые тоже принимали участие в этой работе.

Затем ученые приступили к изучению планарий, размножающихся половым путем, и были очень заинтригованы, когда не смогли обнаружить у них такого механизма поддержки длины теломерных участков хромосом. Несмотря на это, размножающиеся половым путем планарии тоже обладают неограниченной способностью к размножению. Либо у них все-таки рано или поздно произойдет сокращение теломерных участков хромосом, либо есть какой-то другой механизм защиты теломер от разрушения, -- считают ученые и продолжают разбираться в этой непростой проблеме.

Источник новости: http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=117898&CultureCode=en

Пересказал А. Ермаков