DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 05.08.2009

Материалы

загрузка...

Изменения комплекса рибосомных генов человека в процессе естественного и репликативного старения

Малиновская Елена Михайловна, 05.08.2009

 

УДК 575.224

Малиновская Елена Михайловна

ИЗМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА РИБОСОМНЫХ ГЕНОВ ЧЕЛОВЕКА

В ПРОЦЕССЕ ЕСТЕСТВЕННОГО И РЕПЛИКАТИВНОГО

03.00.15 – Генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в лаборатории молекулярной биологии ГУ Медико-генетического научного центра РАМН

Научные руководители:

доктор биологических наук,

Вейко Наталья Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Ревазова Юлия Анатольевна

кандидат биологических наук

Захарова Екатерина Юрьевна

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ФГУП «ГосНИИгенетика»)

Защита состоится 2 февраля 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 001.016.01 в ГУ Медико-генетический научный центр РАМН по адресу: 115478, город Москва, улица Москворечье, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ Медико-генетического научного центра РАМН

Автореферат разослан ________________ 200 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук, Зинченко Р.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рибосомные гены (РГ), кодирующие рибосомные РНК (28S, 18S, 5.8S рРНК), имеют принципиальное значение для функционирования эукариотической клетки. Для обеспечения синтеза большого количества молекул рРНК, в геноме человека содержится от 250 до 700 копий РГ. В соматической клетке человека транскрибируется 30-50% копий РГ, которые называют активными копиями (АкРГ). К варьирующим признакам генома также относят количество метилированных копий РГ.

В литературе уже давно дискутируется вопрос о возможной связи характеристик комплекса РГ генома млекопитающих и старения. В нескольких работах сообщалось об уменьшение числа копий РГ при старении тканей человека и животных (Strehler B.L. et al., 1979; Johnson L.K. et al., 1975; Gaubatz J. et al., 1976). В более поздних работах было показано, что при старении клеток организма мышей (Ono T. et al., 1985; Peterson C.R. et al., 1984), крыс (Halle J.P. et al., 1997) и человека (Peterson C.R. et al., 1984) не происходит существенного изменения числа копий РГ в геноме. Столь же противоречивые данные получены при исследовании изменения метилирования РГ при старении. Сообщалось об увеличении метилирования при старении культивируемых фибробластов кожи человека (Machwe A. et al., 2000), клеток крысы (Oakes C.C. et al., 2003) и мыши (Swisshelm K. et al., 1990). По данным других авторов, при старении млекопитающих уровень метилирования РГ не изменяется или снижается (de Carvalho C.V. et al., 2000). Практически нет работ, в которых одновременно оценивали бы изменения нескольких характеристик РГ при старении, а также изучали бы взаимосвязь между свойствами РГ и уровнем окислительного стресса, который рассматриваются в настоящее время в качестве основной причины старения.

Цель и задачи исследования. Изучение изменений комплекса РГ человека в процессе старения и установление возможной связи между этим процессом и продолжительностью жизни, а также анализ изменения свойств комплекса РГ при старении культивируемых клеток человека (репликативное старение). Были сформулированы следующие экспериментальные задачи:

сравнить свойства комплекса РГ (число копий, количество АкРГ и уровень метилирования) в выборке людей 80 лет и старше и в выборке лиц молодого и среднего возраста;

исследовать изменение свойств комплекса РГ при репликативном старении 5 штаммов фибробластов кожи доноров различного возраста, геномы которых значительно различаются по свойствам комплекса РГ;

исследовать взаимосвязь свойств комплекса РГ и маркеров старения (содержание теломерного повтора, уровень апоптоза, максимальное число пассажей) для 5 штаммов фибробластов кожи человека;

изучить влияние свойств комплекса РГ культивируемых фибробластов на устойчивость клеток к апоптозу, индуцируемому окислительным стрессом.

Научная новизна. Впервые показано, что количество АкРГ у людей, достигших 80-летнего возраста, варьирует в пределах достаточно узкой «адаптивной» нормы. Впервые найдено объяснение противоречивым результатам относительно снижения числа копий и изменения уровня метилирования РГ при старении: обнаружено, что при старении происходит потеря высокометилированных кластеров неактивных РГ, если таковые присутствовали в геноме. Впервые показано, что свойства комплекса РГ не влияют на нормальное репликативное старение культивируемых фибробластов, но влияют на устойчивость клеток к апоптозу, который индуцируется факторами внешней среды (в данном случае хроматом калия). Впервые обнаружено, что клетки с большим количеством АкРГ характеризуются значительно более высоким уровнем эндонуклеазной активности, чем в

Научно-практическая значимость работы. Данные о количестве АкРГ в геномах людей старческого возраста могут быть полезным при составлении прогнозов длительности жизни и риска развития патологии, индуцируемой окислительным стрессом, у различных возрастных групп населения. Данные о влиянии количества АкРГ в геноме клетки на изменения уровня апоптоза при действии повреждающих факторов внешней среды могут оказаться полезными при разработке схем клеточной терапии. Описана схема анализа ряда маркеров, которые позволяют прогнозировать различия в длительности пролиферативного периода и в уровне спонтанного апоптоза в культурах клеток уже на ранних пассажах, что также может иметь значение для клеточных технологий.

Положения, выносимые на защиту.

В выборке людей старческого возраста по сравнению с людьми среднего возраста значительно сужены интервалы варьирования общего числа копий РГ в геноме и количества активных копий РГ. Комплекс РГ старых людей практически не содержит высокометилированных кластеров «молчащих» рибосомных копий.

При репликативном старении культивируемых фибробластов кожи человека геном теряет высокометилированные кластеры копий РГ. При репликативном старении происходит значительное повреждение первичной структуры рДНК, что проявляется в значительном занижении данных real-time ПЦР.

Скорость репликативного старения фибробластов кожи и маркеры старения (содержание теломерного повтора и уровень спонтанного апоптоза) не зависят от свойств комплекса РГ и от возраста доноров кожи.

При действии хромата калия, индуцирующего дополнительный окислительный стресс, относительные изменения в уровне апоптоза клеток отрицательно коррелируют с количеством активных копий РГ в геноме.