Tim američkih i kineskih znanstvenika otkrio je da mutirani protein povezan s poremećajem preranog starenja ima ključnu ulogu u stabilizaciji heterokromatina, tijesno spakirane DNK, što pak znači da bi heterokromatin također mogao biti važan za uobičajeno starenje.

Rezultati koji povezuju proces starenja s tijesno pakiranim smotuljcima DNK mogli bi dovesti do prevencije i liječenja staračkih bolesti kao što su rak, dijabetes i Alzheimer.

U studiji, predstavljenoj u novom broju časopisa Science, znanstvenici sa Sveučilišta Salk i Kineske akademije znanosti, istraživali su genetske mutacije koje uzrokuju tzv. Wernerov sindrom, poremećaj koji karakteriziraju prebrzo starenje i preuranjena smrt.

'Naša otkrića pokazuju da mutacije gena koje uzrokuju Wernerov sindrom rezultiraju dezorganizacijom heterokromatina te da je ovaj poremećaj u normalnom pakiranju DNK ključni pokretač starenja', rekao je Juan Carlos Izpisua Belmonte, jedan od glavnih autora rada.

'Implikacije ovog otkrića idu dalje od Wernerova sindroma jer otkrivaju da je dezorganizacija heterokromatina središnji mehanizam starenja, a pokazalo se da se on može obrnuti', dodao je.

Wernerov sindrom genetski je poremećaj koji uzrokuje da ljudi stare brže nego što je to prirodno. U SAD-u pogađa jednog na 200.000 ljudi. Osobe s ovim poremećajem vrlo rano u životu razvijaju staračke bolesti kao što su katarakta, dijabetes tipa dva, otvrdnjavanje arterija, osteoporoza i rak. Većina ih umire u 40-im ili ranim 50-im godinama.

Bolest uzrokuje mutacija na genu WRN koji stvara WRN protein. Ranija istraživanja pokazala su da je normalan oblik proteina enzim koji održava strukturu i integritet DNK. Kada protein mutira u Wernerovom sindromu, narušava se kopiranje i popravak DNK te ekspresija gena. Ovaj proces se već ranije smatrao uzrokom preuranjenog starenja, međutim do sada nije bilo jasno na koji način mutirani protein WRN narušava kritične stanične procese.

U novoj studiji znanstvenici sa Salka pokušali su precizno utvrditi kako mutirani protein WRN uzrokuje tolike štete u stanicama. U tu svrhu stvorili su stanični model Wernerova sindroma. Pomoću najnovije tehnologije za ispravljanje gena izbrisali su gen WRN u ljudskim matičnim stanicama. To im je pružilo dosad neviđenu mogućnost da istražuju ubrzano starenje stanica u laboratoriju. Stanice koje su stvorili oponašale su genetske mutacije svojstvene stvarnom Wernerovu sindromu i počele su starjeti brže nego što je to normalno. Podrobnija analiza otkrila je da je brisanje WRN gena uzrokovalo poremećaje u strukturi smotuljaka DNK u jezgrama stanica.

Smotuljci DNK djeluju kao sklopke za kontrolu aktivnosti gena i upravljaju složenom staničnom mašinerijom. Na njihovoj vanjskoj strani razmješteni su kemijski markeri, poznati kao epigenetske oznake, koje kontroliraju strukturu heterokromatina. Promjene u ovim kemijskim prekidačima mogu promijeniti arhitekturu heterokromatina i uzrokovati da se geni ispolje ili utišaju.

Tim sa Salka otkrio je da brisanje gena WRN uzrokuje dezorganizaciju heterokromatina što ukazuje na vrlo važnu ulogu proteina WRN u njegovu održavanju. Ovaj zaključak potvrdila je druga faza istraživanja koja je pokazala da protein ulazi u izravne interakcije s molekularnim strukturama za koje se zna da stabiliziraju heterokromatin. Na taj način po prvi put je otkrivena ključna veza između proteina WRN i destabilizacije heterokromatina.

'Naše istraživanje povezuje točkice između Wernerova sindroma i dezorganizacije heterokromatina čime razotkriva temeljni mehanizam genetskih mutacija koje vode do poremećaja u epigenetskoj regulaciji, a time i općeg poremećaja u staničnim procesima', rekao Izpisua Belmonte. 'Šire gledano studija ukazuje na to da bi nakupljene promjene u strukturi heterokromatina mogle biti glavni temeljni uzrok starenja stanica. Time se otvara pitanje možemo li obrnuti ove promjene kao što popravljamo stare kuće i automobile kako bismo spriječili ili čak obrnuli propadanje i bolesti povezane sa starenjem', dodao je.

Znanstvenici sa Salka planiraju provesti cijeli niz dodatnih studija u kojima će pokušati pronaći vezu između heterokromatina i skraćivanja krajeva kromosoma koji su poznati kao telomeri. Poznato je da se s godinama telomeri postupno skraćuju te da su dobri indikatori duljine trajanja života.

Tim također planira raditi na razvoju tehnologija popravljanja gena koje bi mogle obrnuti epigenetske promjene odgovorne za starenje i staračke bolesti.

Na istraživanju mehanizama starenja radi i ekipa vrsnih hrvatskih znanstvenika. Ivan Đikić, Janoš Terzić, Davor Lessel i Kristijan Ramadan prošle su godine objavili važan rad u kojem su otkrili prvi gen čije su mutacije povezane s rakom jetre i problemom prebrzog starenja.