Vekové zmeny v genetickom aparáte buniek

Kritické zmeny súvisiace s vekom vyšších živých organizmov má metabolické zmeny vo funkčnej užitočnosti anabolických procesov.

Zúženie schopnosti anabolické a zvýšenie so zmenami, veku a narušenie programu pre syntézu nukleových kyselín a proteínov sú brané ako najdôležitejšie momenty mnohých moderných teórií molekulárneho základu ontogenézy.

V srdci týchto zmien dochádza s vekom sú stanovené ako vopred a náhodných zmien v makromolekulárnej zloženia a štruktúry najjemnejšie syntézy nukleové kyseliny proteíny a bunky zariadenia - niečo, čo môže byť doslova len "tesnenie na vek" v genóme bunky.

Mnoho vzory vekové zmeny v genetickom aparáte buniek nebola doteraz objasnená. Avšak, je tu pomerne veľa experimentálnych prác, čo naznačuje, že starnutie mení štruktúru takmer všetkých študovaných zložiek genetického aparátu buniek.

"Tlač vek" na molekulárnej štruktúry deoxyribonukleovej kyseliny

Počiatočné predpoklad náradia (pessimizatsii) zrenie makromolekulárnej štruktúru DNA a jej komplexov pochádzali od vlastnej značnú časť starých buniek piknotizatsii chromatínu a významný pokles v starých procesov syntézy nukleových kyselín a proteínov v organizmoch (Nikitin, 1941, 1954).

Neskôr sa zistilo, že celkové zloženie z prevládajúcich skupín dusíkových báz v DNA a RNA z pečeňového tkaniva a črevnú sliznicu potkanov albínov a kačice prakticky nezmenená s vekom (Nikitin Shereshevskii, 1961- Skvirskaya Babi, 1961- Mahinko, Block, 1961- Berdyshev a kol., Hilobok 1967- 1967).

Tieto údaje nevylučujú však, že v sekvencii báz v samostatnej, funkčne veľmi dôležitý, DNA lokusov môže dôjsť v budúcnosti, boli v skutočnosti zistené, zmeny súvisiace s vekom.

Ešte ťažšie pre vyhodnotenie dát z celkovej RNA: zahrnuté sú rôzne typy to je mRNA, rRNA, tRNA, atď Výsledná Berdyshev a kol .. (1967) o zložení údajov o DNA v rôznych tkanivách v rôznych fázach lososov trenie slúžil ako prvý experimentálny dôkaz, že "tlač starobe" je v skutočnosti na DNA.

So starnutím lososa DNA vo všetkých tkanivách (svaly, pečeň, obličky, slezina) je prudký pokles metylcytosinem. Zistené na lososa vekové zmeny v obsahu methylcytosinu v DNA sa zdá, predstavujú zvláštny prípad pomerne bežné biologickým javom.

Podobné zmeny sa vyskytujú v DNA so starnutím a rôznymi druhmi rýb a cicavcov (Nikitin Kurtasov, 1972- Vanyushin et al., 1973- Vanyushin, Berdyshev, 1977- Zin'kovskaya et al., 1978). To znamená, že potkan založená tkanivovú špecifickosť obsahu DNA 5-methylcytosin (Vanyushin et al., 1973). Naživo tieto rozdiely tkanivá sú vyjadrené u mladých zvierat (1 mesiac).

Dospelí (12 mesiacov) sú opäť jasne identifikované. Starnutie krýs je sprevádzané významným zmenám v obsahu DNA metylcytosinem. Na rozdiel od trenia lososa, ktorý výrazne znižuje množstvo 5-methylcytosin v DNA všetkých tkanív v starnutie potkany obsah 5-methylcytosin v DNA mozgu, sleziny a srdca klesá a nemení v DNA pečene a pľúc.

Údaje o zložení DNA izolovanej z rovnakého potkana tkaniva cez Marmur metód spracovania pronaznoy a Schmidt a Tanngauzeru rovnaké. Preto má za následok rozdiely tkaniva a starnutia zmeny možno pripísať k celkovej DNA príslušných orgánov a nemožno pripísať extrakciou neúplné alebo neobvyklé DNA z tkaniva potkanov rôzneho veku.

Vzhľadom k tomu, funkčnosť 5-methylcytosinových zvyškov v rôznych nukleotidových sekvencií DNA, zdá sa, že iná, zvláštny význam, je otázka, aké konkrétne oblasti genómu, alebo frakcie DNA prebieha je vek zmena v obsahu 5-methylcytosin.

Napriek tomu, že nie sú žiadne konkrétne experimentálne dáta o povahe týchto zmien v genóme krysy, tam je každý dôvod si myslieť, že nie sú chaotické. Vzhľadom k tomu, DNA pečene a ďalších orgánov krýs s starnutia nedochádza zmeny v obsahu GC párov báz, poradové číslo pyrimidínových a reasociaci kinetiky, výsledky starnutie tkanivovo špecifických rôzne množstvo 5-methylcytosinu v DNA skutočne odráža rôzne úrovne metylácie DNA u zvierat rôzneho veku.

To potvrdzuje študuje schopnosť akceptorové DNA z rôznych orgánov mladých aj starých krýs na tieto metylácie DNA v prítomnosti 3H-metyl-S-adenozylmetionínu (Vanyushin, Berdyshev, 1977). S vekom, schopnosť meniť prijíma jadrovej metylácie DNA in vitro (pozri tabuľku. 16).

Tabuľka 16. Vek variabilita akceptor schopnosť nukleárnej DNA z rôznych orgánov u potkanov metylačnej reakcii s homológnej a heterológnej enzým in vitro (Kudryashov Vanyushin 1976)

Tkanivovo špecifické zmeny v DNA akceptorové schopnosti

To znamená, že enzým jadier mladých zvierat metyluje DNA bunkových jadier mozgu starých krýs, podstatne viac ako v rovnakom DNA v mladých zvierat. Zmena úrovne metylácie akceptora schopností in vitro, podľa všetkého, môže byť citlivejší ukazovateľ stupňa metylácie DNA v zdrojových buniek (jadier) v porovnaní k priamemu stanovenie obsahu 5-methylcytosinu v DNA.

Napríklad, právo odhaliť počet viditeľných rozdielov 5-methylcytosin v DNA zvierat starnutia pľúc nemôže. Treba však poznamenať, že úroveň metylácie DNA in vivo, je trochu znížená s rastúcim vekom, ako preberajúca schopnosť in vitro v DNA starých zvierat je o niečo vyššia ako u mladých DNA.

To znamená, že starnutie zmene dôjde tkanivovo špecifickú akceptorové schopnosti sa metylácie DNA reakcie in vitro. S vekom sa výrazne zvýšená v jadrovej DNA mozgu, mierne sa zvyšuje v pľúcach DNA a ťažko sa mení v pečeni DNA.

Preto je zníženie o 5-methylcytosin v DNA niektorých tkanivách (mozog, srdce) dochádza s rastúcim vekom v dôsledku zníženia úrovne metylácie DNA. Tento proces môže dôjsť upustí DNA metyláza aktivitu a zníženú syntézu metyl darcovských S-adenozylmetionínu skupinách alebo DNA demetyláciu. S najväčšou pravdepodobnosťou v senescentní bunky môžu byť jeden a druhý.

Pomocou týchto údajov sa zhodujú zistenie Nikitin a Kurtasova u potkanov (1972) a Zin'kovskaya et al. (1978) na pečeň hovädzieho dobytka všetkých vekových kategórií. V Zinkovskaya et al. (1978) skúmali embryá, nezrelá teľatá (do 1 roka) a starých kráv (vek 10-12 rokov) z rovnakého plemena.

V procese ontogenézy v obsahu dobytka 5-methylcytosin v DNA rôznych orgánov výrazne znižuje. Avšak na rozdiel od ružovej, kde zníženie úrovne metylácie DNA pozorovaná u všetkých skúmaných tkanivách, bez výnimky, ako krysy a kravy vyjadrené tkanevospetsificheskoe pozorovaný pokles obsahu 5-methylcytosinu v DNA. Tak maximálnu (takmer 2 krát) úroveň metylácie DNA klesá s vekom v srdcovom svale, a DNA z embryonálneho stavu pľúc byť starý obsah 5-methylcytosinu zostáva prakticky nezmenený.

Aj počas embryonálneho vývoja možno vysledovať kuriózne dynamiku znížiť hladiny 5-methylcytosin v DNA srdca. U ovocia (asi 6 mesiacov), je množstvo 5-methylcytosinu v DNA srdcového svalu maximálne (1,76 ± 0,01 mol.%), Je znížená na 1,36 ± 0,01 mol v deviatich mesiacov plodov.% A nelíši od obsahu 5-methylcytosin v DNA nezrelých vek teliat do 1 roka.

Najdramatickejšie zníženie množstva 5-methylcytosinu v DNA srdca dochádza s vekom (0,94% mol.). Významný pokles úrovne metylácie DNA dochádza tiež s zrenia v mozgu, obličkách a slezine. Tak, k výraznému poklesu úrovne metylácie genómovej DNA s vekom dochádza spoľahlivo v mozgovej pologule, neurohypofýzy a hippocampu (tabuľka. 17).

Tabuľka 17. Nukleotidové zloženie DNA z rôznych častí mozgu hovädzieho dobytka
(Zin'kovskaya et al., 1978)

Veľmi malé, ale významné zmeny v množstve 5-methylcytosinu v starnutia pozorované v DNA mozočku, a to prakticky v DNA predĺženej miechy a kufra detekovaný. Keďže je vytváranie podmieneného reflexu sprevádzal vyvolané reverzibilné supermetilirovaniem DNA v mozgovej kôre a hipokampe, a najmä v neurónoch, by sa mohlo zdať, že získaná redukcia (rušenie), celková úroveň metylácie DNA mozgovej kôry a hippokampu s starnutia môže byť do určitej miery zodpovedný za súvisiace s vekom oslabenie fungovanie buniek a zhoršenie pamäti.

Pozorovaný pokles súvisiace s vekom úrovne metylácie DNA v neurohypofýzy môže byť dôležitý k narušeniu DNA transkripcia vo svojich bunkách počas starnutia a výsledok môže byť zodpovedný za porušenie neurohumorální regulácie celého organizmu.

Odlišný charakter vekové zmeny hladín metylácie DNA v rôznych orgánoch (bunkami) je v súlade s koncepciou Comfort (pohodlie, 1967) tkanevospetsificheskih o mechanizmoch starnutia. V tomto zmysle, zdá sa, že povedať, súdiac genómu v rôznych orgánoch a bunkách úroveň "starnutie" a funkčné metylácie (transkripciu) inak.

Ako DNA neurohypofýza nepostráda známeho "tlač veku" DNA a ďalších dôležitých sekrečnú tkanive. Napríklad, týmusu u starých zvierat výrazne nižšia ako metylovaných lýtok a nezrelých embryách.

Po identifikácii veku znižovať úroveň metylácie genómu v rôznych orgánoch otázku s naliehavú potrebu toho, ako je konkrétne zníženie v genóme, či už náhodne alebo sú viac či menej rovnomerne v celom genóme príslušných buniek, alebo či má vplyv má selektívny charakter a väčšie alebo menšie Pokiaľ ide o stupeň selektivity niektorých špecifických nukleotidových sekvencií.

Špecifickosť metylácie DNA

Špecifickosť metylácie DNA možno ľahko posúdiť charakter distribúcie 5-methylcytosinu v rôznych pyrimidínových sekvencií. Za týmto účelom, Zinkovskaya a kol. (Zin'kovskaya et al., 1979) študovali obsah 5-methylcytosinu v ich príslušných pyrimidínu a izoplitah rôzne zloženie pyrimidínová oligonukleotidy izolované z teľacieho týmusu a staré kravy.

Bolo zistené, že znížením množstva veku je 5-methylcytosin (M5S) DNA nie náhodne, ale skôr špecifická. To sa vyskytuje predovšetkým v monopirimidinovyh sekvenciách Pu-pu-M5S a prakticky bez ohľadu na dlhšie pyrimidínových oligonukleotidov (až Pentanukleotidové vrátane).

Hoci obsah 5-methylcytosin (v mol.%) V dinukleotid s vekom sa významne nezmenila, jej relatívny podiel ešte o niečo zvyšuje v dôsledku poklesu celkovej úrovne metylácie genómu počas starnutia. Vzhľadom k tomu, týmusu dobytok 5-methylcytosin sa sústreďuje predovšetkým v poradí m5C-G, možno predpokladať, že zaznamenané v súvislosti s vekom pokles obsahu 5-methylcytosin sa vyskytuje predovšetkým v dôsledku úrovne sekvencie pokles metylácie Pu-C-G.

Sekvencia m5C- G môžu koexistovať a dlhé bloky v pyrimidínu Pyn-m5C-G, ale v takej kombinácii zníženie úrovne metylácie tejto sekvencie v jednotkách pyrimidínu (n > 1) sa nevyskytuje.

To znamená, že pokles súvisiaci s vekom úrovne metylácie DNA v genóme nebesporyadochno, pokiaľ ide o niektoré stránky (nukleotidovej sekvencie). Tieto miesta (lokality) môžu byť prítomné v oboch stredne a hlavne vysokopovtoryayuschihsya sekvencií.

Je to opakujúce sa nukleotidovej sekvencie (s výhodou stredne repetíciami) podrobiť reverzibilné enzymatické supermetilirovaniyu ovplyvnené hormóny. Na základe toho možno predpokladať, že starnutie je rozdelený najmä metylácii regulačných génov v zóne repetitívnych nukleotidových sekvencií (Zin'kovskaya et al., 1979).

Mechanizmy vekových zmien v DNA metylácie je neznámy. Môžeme predpokladať, že keď je existencia oboch enzymatické DNA demetylovaného mechanizmu a selektívne rezanie opravy 5-methylcytosin DNA nasledoval.

Oba tieto mechanizmy hypoteticky, veľmi pravdepodobné. Ak dôjde k "vystriganie" 5 metiltsitozinovyh nukleotidy, tieto medzery v DNA, musí byť opravené veľmi účinne. Je známe, že v priebehu zrenia účinnosť revíznych buniek systémov významne znižuje.

Okrem toho, schopnosť prijímať so starnutím mozgu izolované DNA prípravky a iných cicavčích subjektov zvyšuje (Vanyushin, Berdyshev, 1977). To znamená, že starší bunky sú nedometilirovannymi nukleárnej DNA, v porovnaní s DNA v mladých zvierat príslušných buniek, a preto si zachovávajú methylata sekvencie.

vekové zmeny v úrovni metylácie DNA in vivo a schopnosti týchto akceptorové DNA metylácie in vitro ukazujú, že funkčné extinkcia génovej aktivity je spojené s modifikáciou pádu štúdia genómu.

Preto sa bunky špecifické tkanivové starnúť blednutiu funkčnú aktivitu spojenú s poklesom úrovne metylácie DNA. Tak, proces starnutia neprejde väčšinu genómu, a odráža sa v redukcii zneužívania úrovne metylácie DNA.

To platí najmä DNA takých životne dôležitých orgánov, ako je mozog a srdce. pokles súvisiace s vekom v obsahu 5-methylcytosinu v DNA srdca (Vanyushin, Berdyshev, 1977) koreluje s prudkým poklesom (42%) syntézy proteínov v srdcovom svale starých zvierat. Jedná sa o druhý spôsob sa zdá byť zodpovedná za stratu vekových buniek schopnosti srdcového svalu sa brániť stresových podmienok a doplní stratené proteíny v rôznych porušení.

Údaje o tkanivovej špecifickosti DNA u zvierat všeobecne a tkanevospetsificheskom "starnutie" v genóme sú v dobrom súlade s predpokladom, že starnutie je výsledkom diferenciácie vzdialeného buniek a zrejme odplatu za ňu.

vekové zmeny na fyzikálno-chemické a biofyzikálnych parametrov DNA

Pokusy o detekciu súvisiace s vekom zmeny fyzikálno-chemických a biofyzikálnych parametrov DNA nemal dávať jednoznačné výsledky. Goldstein (1968) navrhol koncept obsahu v natívnom DNA chelátovej viazaného železa. Jej výška a spôsoby pre viazanie DNA zmenu molekula s vekom, čo je základom k tomu, že sa extrakcia DNA z tkaniva pyrofosfátu je fragmentovaný, tým silnejší je staršia zviera.

Bolo tiež zistené, že pomer purínov na pyrimidín v DNA fragmentov sa extrahujú pyrofosforečnan, v starobe sa zvyšuje len nepatrne. Skúmanie elektrónový mikroskopický obraz DNA prípravky z pečene a tenkého čreva bielych krýs, Gerasimova a kol. (1977) zistili, že u starších zvierat, izolovaná DNA molekula je v priemere nižšia ako u dospelých.

V starších potkanov DNA prípravky v oblasti pohľade javí oddeliť fragmenty DNA dĺžke obrysu 1,5 až 2 um, ktoré sú fragmenty oddelené od hlavných molekula DNA starých zvierat v dôsledku hromadenia železa. DNA zo starého tkaniny je tiež charakterizovaný pomalší forme dvouřetězcové forme.

Štúdia Drosophila DNA vekovej zmeny v štruktúre v priebehu jeho starnutia bolo vykonané Massey et al. (Massie a kol., 1975, 1975b). Po preskúmaní metód a rýchlosť sedimentácie rovnovážnej DNA extrahované z tkanív dospelých múch, neboli schopní preukázať zmeny súvisiace s vekom o molekulovej hmotnosti denaturovaného DNA (3.02-3.84-10 5 Daltonov pre celú dobu vývoja dospelých) a počet priečnych väzieb v ňom (02 / 06-8 / 8% vo všetkých starne imago).

Avšak sa zistilo, že molekulová hmotnosť väčšia časť (75%) lariev DNA bolo asi 10. apríla dalton- Zvyšných 25% DNA lariev majú DNA molekulovej hmotnosti, ktorá je v blízkosti rovnakej hmotnosti u dospelých zvierat (asi 10 6 Da). Neobvykle nízkou molekulovou hmotnosťou väčšiu časť DNA extrahované z tkanív lariev môže ukázať väčšiu labilitu a ľahšie rozpad DNA pod jeho rozdelenie na počiatku ontogenézy ovocné mušky.

Niektoré variácie pečene heterogenita chromatínu DNA v prvej polovici ontogenézy kurčiat boli nájdené Yakovlev (1970). Böttger a kol. (Böttger ei al., 1968) zistili, že mitochondriálnej DNA plodu krysích pečene má sedimentačné konštanty, ktoré sa líšia od tých, ktoré z DNA dospelých krýs. vekové zmeny v teplote topenia (Tm) DNA týmusu kráv ako jeden z nepriamych parametrov jeho vnútornej štruktúry skúmané von Hahna (Hahn, von, 1965- Hahn, von, Verzar, 1967).

V skorých štúdiách našiel zvyšuje Tm u starých zvierat. Neskôr sa však zistilo, že zvyšuje Tm DNA starších kráv je hlavne závislá na zvyškových nečistôt v DNA, "pevne spojených" gistona- jeho obsah v uvedených preparátoch DNA starých zvierat.

Neskôr trochu vyššej Tm starnúcich zvierat DNA bola stanovená Kurtz a Sayneksom (Kurtz, SINEX, 1967). DNA myšiach pečene bolo zistené, a to buď bez starnutia mení Tm, alebo len veľmi malé zvýšenie v jeho veku, čo má za následok iba v špecifických podmienkach návrhu experimentov (Russel et al., 1966).

Chetsang a kol. (Ghetsanga et al., 1977), tým, že študuje zmeny molekulovej hmotnosti DNA v lyzátu mozgových buniek mladých aj starých myší a zistilo sa, že hromadenie prestávky závislé na veku v DNA je rýchlejší ako jeho opravy, čo vedie k poškodeniu genómu živočíšnych buniek, sa hromadia neopraviteľné vady.

S pribúdajúcim vekom sa neurónov v mozgovej kôre králikov objavia krátke (162 až 198 bp) fragmenty DNA chýba u embryí a novorodených zvierat (Brown, 1978). V pokusoch Karvonen (1970) sa zistilo, že pri malej a pri obsahu ontogenézy proteínu v prípravkoch približne rovnaká. Biela krysích pečene DNA a Tm hyperchromický efekt (HCE) sa v starobe mierne zvýšil (tabuľka. 18).
Tabuľka 18. Charakteristika DNA prípravkov pečene potkanov albínov rôzneho veku (Karvonen, 1970)

Vek, mesiace	Ep (260)	E260 / E230	E260 / E280	Tm, ° C	HCE%	obsah bielkovín,% Video: Stupne stratu sluchu. Ako udržať vypočutie
1	6110	2.15	2.00	85.16	30.6	0,76
3 Video: Biology. Cytológia: Štruktúra prokaryotické bunky. Baktérie. Centrum pre on-line výučbu "Foxford"	6195	2.12	2.02 Video: Anti-aging masáž tváre. Zastavenie zmeny súvisiacich so starnutím pokožky. Starostlivosť a krása tváre	86.32	32.0	-
12	6226	2.18 Video: DENAS pre korekciu kožných zmien súvisiacich so starnutím obyvateľstva	2.02	86,4	30.3	-
24	6253	2.20	2.00	88.9	37.8	0,83

Tieto výsledky boli potvrdené v Malyshko (1977). Na rozdiel od toho žiadna zmena sa zistilo, vek topenia vysoko polymér (ribozomálnej RNA) pečene bielych krýs (Nikitin Sagálová, 1969). Podľa Struchkova (1962), a Strazhevskoy Struchkova (19 (32), sa výrazne zníži s vekom molekulovej hmotnosti sverhpolimernoy izolovaného potkana týmusu.

Na rozdiel od toho žiadne na veku závislé rozdiely v distribúcii rovnovážnej hustoty gradientu Cs2S04 týmusu u potkanov nainštalovaný Pytila a Sherman (Pythila, Sherman, 1968). Acharya a kol. (Acharya a kol., 1972) so špeciálnym liečenie mozgového tkaniva pečene krýs s rôznymi rozpúšťadlami a proteolytické ferkentami prijatých oligodezoksiribonukleoproteidy kovalentne spojené s peptidy, ktoré obsahujú hlavne asparágová a glutámová kyselina.

Molekulová hmotnosť týchto zložiek sa zvyšuje s vekom. Ešte viac sa zvyšuje s vekom molekulovej hmotnosti frakcií alkalického neextrahovatelného oligodezoksiribonukleoproteidov. Prasad a Cutler (Rrashad, Cutler, 1976) vyvinul metódu pre izoláciu DNA z tkanív zvierat, ktorý sa vyhýba selektívnou strata satelitné DNA.

Pomocou tejto metódy našli zvýšenie veku v percentách získateľná z pečene myší satelitnej DNA (7-8% zvierat vo veku 10-60 dní 12-13% u zvierat vo veku 570-788 dní). V mozgu, obličkách a zmeny veku v množstve uhraditeľnej satelitné DNA nie je v slezine obnaruzheno- - zistilo mierne zvýšenie nej.

Bradley et al. (Bradley et al., 1976) v DNA farbenie starobe WI-38 bunkových kultúr boli schopné detekovať zosieťovania rýchlosť a znížiť jeho opravu. Johnson a kol. (Johnson et al., 1972) hybridizáciou rRNA-DNA bol zistený významný (30%) strata ribozomálnu génov v mozgových buniek bíglov medzi prvou a desiateho rokoch postnatálnej ontogenézy.

V nasledujúcich štúdiách Strehler a kol. (Strehler, Chang, 1979- Strehler et al., 1979) zistili, strata gibridiziruemoy ribozomálnu DNA v rade po mitotických tkanivách starých ľudí, a jeho rýchlosť straty osoby od veku asi 5 krát nižšia ako u psov (t. E., Reverzný jeho korelácia s očakávanou dĺžkou života).

Dôvodom môže byť s vekom súvisiace pokles opráv DNA, ale autori nevylučujú znižovanie gibridiziruemosti rDNA rRNA kvôli sieťovanie DNA v chromatínu proteín starších ľudí a psov.

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno