«Традиционно липиды считались структурными компонентами: они накапливают энергию и образуют мембраны клеток», — говорит Г. Экин Атилла-Гоккумен, доктор философии, доцент кафедры химии Колледжа искусств и наук UB. «Наши результаты добавляют доказательств того, что липиды могут на самом деле играть гораздо более активную роль в организме, в данном случае, в процессе репликативного старения, связанного с клеточным старением. Это новая, развивающаяся область исследований».Предоставляя широкое понимание связи между липидами и клеточным старением, результаты открывают дверь для дополнительных исследований, которые однажды могут поддержать разработку основанных на липидах подходов к предотвращению или ускорению гибели клеток при раковых опухолях.
Исследование, опубликованное 19 января 2017 года в журнале Molecular BioSystems, возглавляли Атилла-Гоккумен и Омер Гоккумен, доктор философии, доцент кафедры биологических наук Колледжа искусств и наук UB. Соавторами были Дарлени Ю. Лизардо, кандидат медицинских наук из Университета Калифорнии, и Йен-Лунг «Онта» Линь, кандидат биологических наук из Университета Британии.Как липиды меняются с возрастом клеток
Липиды — это класс органических молекул, которые включают жиры, воски и стерины, такие как холестерин.Чтобы изучить роль этих молекул в клеточном старении, исследователи выращивали человеческие фибробластные клетки в лаборатории в течение четырех месяцев — достаточно долго, чтобы некоторые клетки перестали делиться — процесс, известный как репликативное старение.Когда исследователи сравнили содержание липидов в молодых и старых клетках, выявились некоторые интересные тенденции.
В стареющих клетках в значительных количествах накапливается 19 различных триацилглицеринов, особого типа липидов. Это увеличение произошло как в фибробластах легких, так и в фибробластах крайней плоти, показывая, что такие изменения не ограничиваются одним типом клеток.Чтобы собрать больше информации о функции липидов в клеточном старении и старении, ученые использовали метод, называемый транскриптомикой, чтобы определить, как клеточная активность, связанная с генами, связанными с липидами, изменяется по мере старения клеток.
Анализ предоставил еще больше доказательств того, что липидом — совокупность всех липидов внутри клеток — строго регулируется во время старения. В клетках, которые перестали делиться, поведение десятков генов, связанных с липидными процессами, такими как синтез, расщепление и транспорт липидов, значительно изменилось по сравнению с поведением всех генов внутри клеток.
Некоторые гены, связанные с липидами, стали более активно экспрессироваться, что означает, что они чаще использовались для создания белков, в то время как другие стали менее.«Было проведено множество исследований того, как белки участвуют в клеточных процессах, таких как клеточное старение, но роль липидов гораздо менее ясна», — говорит Гоккумен. «Работа в этой области была очень ограниченной, и наше исследование предоставляет огромное количество данных о липидомах и связанных с липидами генах, которые другие исследователи могут использовать для дальнейшего понимания того, как липиды участвуют в старении клеток».Липидные капли: защита от клеточного старения?
По словам Атилла-Гоккумен и Гоккумен, исследование не сделало прямых выводов о том, почему уровни 19 триацилглицеринов повысились во время клеточного старения, но проект действительно выявил ключи к разгадке того, почему это могло произойти.Атилла-Гоккумен и Гоккумен предполагают, что рассматриваемые триацилглицерины могут помочь организму справиться с окислительным стрессом, который возникает, когда опасные молекулы, называемые реактивными формами кислорода, перемещаются по телу и вызывают повреждение клеток.Исследование показало, что во время клеточного старения накопление триацилглицеринов соответствует значительному увеличению уровней генов, участвующих в реакции на окислительный стресс.Кроме того, 19 идентифицированных триацилглицеринов обладают химическими свойствами, которые могут помочь защитить клетки от повреждений, вызванных окислительным стрессом.
Все они имели удивительно похожую структуру с длинными цепями жирных кислот, включая по крайней мере одну цепь полиненасыщенной жирной ацильной группы (ПНЖК).Это важно, потому что цепи PUFA могут связываться с реактивными частицами, выводя их из обращения.
А поскольку триацилглицерины хранятся в отдельных липидных каплях внутри клеток, триацилглицерины ПНЖК могут выполнять важную задачу по нейтрализации опасных злоумышленников, не нанося вреда другим компонентам клетки.