РНК, как правило, являются недолговечными молекулами, которые постоянно перестраиваются, чтобы приспособиться к условиям окружающей среды. Благодаря своим результатам, опубликованным в журнале Science, исследовательская группа надеется расшифровать сложный процесс старения мозга и лучше понять связанные с ним дегенеративные заболевания.

Большинство клеток человеческого организма регулярно обновляются, сохраняя свою жизнеспособность. Однако есть и исключения: сердце, поджелудочная железа и мозг состоят из клеток, которые не обновляются на протяжении всей жизни, но при этом должны оставаться в полном рабочем состоянии.

Старение нейронов — важный фактор риска нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, — говорит профессор д-р Томохиса Тода, профессор нейронной эпигеномики в FAU и в Центре физики и медицины Макса Планка в Эрлангене.

Базовое понимание процесса старения и того, какие ключевые компоненты участвуют в поддержании функции клеток, имеет решающее значение для разработки эффективных концепций лечения.

В совместном исследовании, проведенном совместно с нейробиологами из Дрездена, Ла-Джоллы (США) и Клостернойбурга (Австрия), рабочая группа под руководством Тоды выявила ключевой компонент старения мозга: исследователи впервые смогли продемонстрировать, что некоторые типы рибонуклеиновой кислоты (РНК), защищающие генетический материал, существуют столько же, сколько и сами нейроны.

Это удивительно, ведь в отличие от ДНК, которая, как правило, никогда не меняется, большинство молекул РНК крайне недолговечны и постоянно обмениваются, — объясняет Тода.

Чтобы определить срок жизни молекул РНК, группа Тоды работала вместе с командой профессора д-ра Мартина Хетцера, клеточного биолога из Австрийского института науки и технологий (ISTA).

Нам удалось пометить РНК флуоресцентными молекулами и отследить их продолжительность жизни в клетках мозга мышей, — объясняет Томохиса Тода, обладающий уникальными знаниями в области эпигенетики и нейробиологии и получивший грант ERC Consolidator Grant на свои исследования в 2023 году.

Мы даже смогли идентифицировать отмеченные долгоживущие РНК у двухлетних животных, причем не только в их нейронах, но и в соматических взрослых нейронных стволовых клетках мозга.

Кроме того, исследователи обнаружили, что долгоживущие РНК, которые они сокращенно называют LL-РНК, обычно располагаются в ядрах клеток, тесно связанные с хроматином — комплексом ДНК и белков, образующим хромосомы. Это указывает на то, что LL-РНК играют ключевую роль в регуляции хроматина. Чтобы подтвердить эту гипотезу, команда уменьшила концентрацию LL-РНК в эксперименте in-vitro с моделями взрослых нейронных стволовых клеток, в результате чего целостность хроматина была сильно нарушена.

Мы убеждены, что LL-РНК играют важную роль в долгосрочной регуляции стабильности генома и, следовательно, в сохранении нервных клеток на протяжении всей жизни, — объясняет Томохиса Тода.

Будущие исследовательские проекты должны дать более глубокое понимание биофизических механизмов, лежащих в основе долгосрочного сохранения LL-РНК. Мы хотим узнать больше об их биологической функции в регуляции хроматина и о том, как старение влияет на все эти механизмы.