Legate de varsta in aparatul genetic al celulelor

Cele mai importante modificări legate de vârstă ale organismelor vii superioare au modificări metabolice în utilitatea funcțională a proceselor anabolice.

Îngustarea capacitățile anabolizanți și creșterea cu modificările de vârstă și distorsiuni în programul sinteza acizilor nucleici și proteinele sunt luate ca cele mai importante momente ale multor teorii moderne de baza moleculare ale ontogenie.

In centrul acestor schimbari apar odata cu varsta sunt postulate ca modificări presetate și stocastice în compoziția macromoleculară și structura cea mai buna sinteza acizi nucleici

conținut

„vârsta de imprimare“ la structura moleculară a acidului dezoxiribonucleic
Schimbare specific țesutului în capacitatea adn acceptor
Specificitatea metilare adn-ului
Legate de varsta in adn-ul fizico-chimic și parametrii biofizici
Video: gradele de pierdere a auzului. cum să păstrați audierea
Video: biologie. citologie: structura celulelor procariote. bacterii. centrul pentru predarea on-line „foxford“
Video: anti-îmbătrânire masaj facial. opriți modificările legate de vârstă ale pielii. Îngrijire și frumusețe a feței
Video: denas pentru corectarea modificărilor cutanate legate de vârstă

proteine și celule ale dispozitivului - ceva care literalmente poate fi numit „sigiliul de vârstă“, în genomul celulei.

Multe modele de schimbari legate de varsta, in aparatul genetic al celulelor nu a fost încă clarificat. Cu toate acestea, există destul de multă muncă experimentală, ceea ce sugerează că îmbătrânirea modifică structura componentelor aproape toate studiate ale aparatului genetic al celulelor.

„Vârsta de imprimare“ la structura moleculară a acidului dezoxiribonucleic

Ipoteza inițială aborda (pessimizatsii) maturarea structurii macromoleculare a ADN-ului și complexele sale emanat din partea considerabilă inerentă a celulelor vechi cromatină piknotizatsii și scădere semnificativă în vechile procese de sinteză a acizilor nucleici și proteinelor în organismele (Nikitin, 1941, 1954).

Mai târziu, sa constatat că, din compoziția totală a grupelor predominante ale bazelor azotate în ADN și ARN din țesutul hepatic și mucoasa intestinală a șobolanilor albinoși și rațe practic neschimbate cu vârsta (Nikitin Shereshevskii, 1961 Skvirskaya Babi, 1961 Mahinko, Block, 1961 Berdyshev și colab., Hilobok 1967- 1967).

Aceste date nu exclud, cu toate acestea, că, în secvența de baze într-o separat, funcțional foarte important, loci ADN-ul poate să apară în viitor, au fost de fapt constatat, modificările legate de vârstă.

Chiar mai dificil de evaluat datele din ARN-ul total: include astfel de tipuri diferite de ea ca ARNm, ARNr, ARNt etc. rezultat Berdyshev et al .. (1967) cu privire la compoziția datelor ADN în diferite țesuturi la diferite stadii de reproducere a somonului servit drept primele dovezi experimentale că „vârsta de imprimare“ este de fapt pe ADN-ul.

Odata cu imbatranirea ADN-ului de somon în toate țesuturile (mușchi, ficat, rinichi, splină) se observă o scădere bruscă a metilcitozină. Detectat la somon modificări legate de vârstă în metilcitozină conținut în ADN-ul pare să reprezinte un caz special al unui fenomen biologic destul de comună.

Modificări similare apar în ADN-ul cu îmbătrânirea și diferite specii de pești și mamifere (Nikitin Kurtasov, 1972- Vanyushin și colab., 1973- Vanyushin, Berdyshev, 1977- Zin'kovskaya și colab., 1978). Astfel, șobolanul a stabilit specificitatea tisulară a conținutului ADN al 5-metilcitozină (Vanyushin și colab., 1973). Vividly aceste diferențe tisulare sunt exprimate la animalele tinere (1 lună).

Adulți (12 luni), sunt din nou în mod clar identificate. Aging sobolani este însoțită de schimbări semnificative în metiicitozină conținutului de ADN. Spre deosebire de somon de reproducere, care reduce drastic cantitatea de 5-metilcitozină în ADN-ul tuturor țesuturilor în îmbătrânire conținutul șobolanilor de 5-metilcitozină in ADN-ul de creier, splina si inima scade și nu se schimbă în ADN-ul de ficat și plămâni.

Datele privind compoziția ADN izolat din același țesut de șobolan prin Marmur metode de prelucrare pronaznoy și Schmidt și Tanngauzeru aceeași. Prin urmare, rezultă diferențe tisulare și îmbătrânire modificări pot fi atribuite ADN-ul total al organelor respective și nu pot fi atribuite extracției ADN incomplete sau neobișnuite din țesuturi ale șobolanilor de diferite vârste.

Deoarece funcționalitatea resturilor 5-metil-citozină în diferite secvențe de nucleotide de ADN, aparent, diferită importanță deosebită este problema ce domenii specifice ale genomului, sau fracțiuni de ADN are loc o schimbare de vârstă în conținutul de 5-metilcitozină.

În ciuda faptului că există date experimentale specifice cu privire la natura acestor schimbări în genomul șobolan, există toate motivele să credem că acestea nu sunt haotice. Deoarece ADN-ul ficatului și a altor organe ale șobolanilor cu îmbătrânire nu apar modificări în conținutul de perechi de baze GC, numărul de ordine al cinetici pirimidinice și reasociere rezultate îmbătrânire specifice tisulare variind cantitatea de 5-metilcitozină in ADN-ul reflecta de fapt niveluri diferite de metilare ADN-ului la animale de vârste diferite.

Acest lucru este confirmat prin studierea ADN capacitatea acceptor din diferite organe ale șobolanilor tineri și bătrâni la aceste metilare ADN-ului, în prezența 3H-metil-S-adenosylmethionine (Vanyushin, Berdyshev, 1977). Cu varsta, capacitatea de a varia acceptarea metilarea ADN-ului nuclear in vitro (Tabelul. 16).

ADN-ul nuclear Tabelul 16. Varsta variabilitate acceptoare capacitatea diferitelor organe în reacție cu șobolanii de metilare enzimă omologe și heterologe in vitro (Kudryashova Vanyushin 1976)

schimbare specific țesutului în capacitatea ADN acceptor

Astfel, enzima a nucleelor animalelor tinere methylates nuclee de celule ADN din creierul șobolanilor vechi, semnificativ mai mult decât același ADN la animalele tinere. Schimbarea nivelului de metilare capacității acceptoare in vitro, probabil, poate fi un indicator mai sensibil al gradului de metilare ADN-ului în celulele sursă (nuclee), comparativ cu determinarea directă a conținutului de 5-metilcitozină în ADN.

De exemplu, dreptul de a dezvălui numărul de diferențe vizibile de 5-metilcitozină in ADN-ul animalelor de imbatranire pulmonare nu poate. Cu toate acestea, a constatat că nivelul de metilare a ADN-ului in vivo este oarecum redusă odată cu creșterea vârstei, ca și capacitatea de a accepta in vitro la animale vechi ADN este puțin mai mare decât cea a ADN-ului tineri.

Astfel, schimbarea de îmbătrânire are loc specific țesutului capacitatea acceptor cu reacție de metilare ADN-ului in vitro. Cu vârsta este semnificativ crescută în ADN-ul nuclear al creierului, crește ușor în ADN-ul pulmonar si greu se schimba in ADN-ul hepatic.

Prin urmare, reducerea 5-metilcitozină in ADN-ul anumitor țesuturi (creier, inimă) are loc odată cu creșterea vârstei, datorită reducerii nivelurilor de metilare ADN-ului. Acest proces se poate produce prin căderea unei activități ADN metilaza și scăderea sintezei grupărilor S-adenosylmethionine donor de metil sau prin demetilare ADN. Cel mai probabil, în celulele senescente poate fi una și cealaltă.

Cu aceste date coincid descoperiri Nikitin și Kurtasova la șobolani (1972) și Zin'kovskaya și colab. (1978) privind ficatul de bovine de toate vârstele. În Zinkovskaya et al. (1978) a examinat embrionii, viței imaturi (până la 1 an) și vaci în vârstă (vârsta 10-12 ani) din aceeași rasă.

În procesul de ontogeniei în conținutul bovine 5-metilcitozină în ADN-ul diferitelor organe scade semnificativ. Cu toate acestea, spre deosebire de roz, în cazul în care a redus nivelurile de metilare ADN-ului observate în toate țesuturile studiate, fără excepție, cum ar fi șobolanii și vacile au exprimat tkanevospetsificheskoe observat scăderea conținutului de 5-metilcitozină în ADN. Astfel, valoarea maximă (aproape de 2 ori) nivelul de metilare ADN-ului scade odată cu vârsta în mușchiul cardiac, iar ADN-ul de la starea pulmonare embrionare să fie conținut în vârstă de 5-metilcitozină rămâne practic neschimbat.

Chiar și în timpul dezvoltării embrionare pot fi urmărite dinamica curios de reducere a nivelului de 5-metilcitozină în ADN-ul inimii. La fructe (aproximativ 6 luni), cantitatea de 5-metilcitozină in ADN-ul mușchiului cardiac maxim (1,76 ± 0,01 mol.%), Este redus la 1,36 ± 0,01 mol la feții de nouă luni.% Și nu diferă de conținutul de 5-metilcitozină în ADN-ul vițeilor vârstă imature până la 1 an.

Reducerea cea mai dramatică în valoare de 5-metilcitozină in inima ADN se produce odată cu îmbătrânirea (0,94 mol.%). O scădere semnificativă a nivelului de metilare ADN-ului, de asemenea, are loc cu imbatranire in creier, rinichi și splină. Astfel, o scădere marcată a nivelului de metilare a ADN-ului genomului cu varsta apare în mod fiabil în emisferele cerebrale, neurohypophysis și hipocampul (Tabel. 17).

Tabelul 17. Compoziția nucleotidică a ADN-ului din diferite părți ale creierului la bovine
(Zin'kovskaya și colab., 1978)

Foarte mici, dar o schimbare semnificativă a cantității de 5-metilcitozină în îmbătrânirea observată în ADN-ul cerebelului, și nu este practic detectată în ADN-ul bulbul rahidian și a trunchiului. De la formarea reflexului condiționat însoțit indus ADN supermetilirovaniem reversibil în cortexul cerebral și hipocampusul, în special la nivelul neuronilor, s-ar putea crede că reducerea obținută (perturbare) nivelul general de metilare ADN-ului din cortexul cerebral și hipocampusul cu îmbătrânirea poate fi într-o anumită măsură, responsabil pentru slăbirea legată de vârstă a funcționării celulei și memorie afectată.

Scăderea observată legate de vârstă nivelul de metilare ADN-ului in neurohypophysis poate fi important în denaturarea transcripției ADN-ului în celulele sale în timpul îmbătrânirii, iar rezultatul poate fi responsabil pentru încălcarea reglementării neuroumoral a întregului organism.

Natura diferită a legate de varsta in nivelurile de metilare ADN-ului în diferite organe (celule) este în concordanță cu conceptul de confort (Comfort, 1967) tkanevospetsificheskih despre mecanismele de imbatranire. În acest sens, se pare că, să zicem, judecând din genomul în diferite organe și celule de nivel „îmbătrânire“ și funcționează metilare (transcriere) diferit.

La fel ca ADN-ul neurohypophysis nu este lipsit de celebra „epoca de imprimare“ a ADN-ului si a altor tesuturi secretorii importante. De exemplu, ADN-ul timus la animale bătrâne semnificativ mai puțin metilați decât vițeii și embrionii imaturi.

După identificarea vârstei reduce nivelul de metilare a genomului in diferite organe întrebarea cu necesitatea stringentă a modului specific este reducerea genomului, indiferent dacă la întâmplare sau sunt mai mult sau mai puțin uniform pe intreaga genomul celulelor respective, sau dacă aceasta afectează are un caracter selectiv și o mai mare sau mai mică în ceea ce privește gradul de selectivitate a unor secvențe de nucleotide specifice.

Specificitatea metilare ADN-ului

Specificitatea metilare ADN-ului se poate judeca cu ușurință caracterul distribuției 5-metilcitozină în diferite secvențe de pirimidină. În acest scop, Zinkovskaya și colab. (Zin'kovskaya și colab., 1979) a studiat conținutul de 5-metilcitozină în pirimidinic lor respective și izoplitah diferite oligonucleotide compoziție pirimidinice izolate de ADN de timus de vițel și vaci vechi.

Sa constatat că reducerea cantității de vârstă este 5-metilcitozină (M5S) un ADN care nu la întâmplare, ci mai degrabă specific. Aceasta are loc în principal în secvențele monopirimidinovyh Pu-Pu-M5S și practic nici în vedere oligonucleotide pirimidinice mai lungi (până pentanucleotidelor inclusiv).

Deși conținutul de 5-metilcitozină (în mol.%) In dinucleotides cu vârsta nu a fost modificat în mod semnificativ, proporția relativă este chiar oarecum crește datorită scăderii nivelului general de metilare a genomului în timpul îmbătrânirii. Deoarece timus bovine ADN 5-metil-citozină este concentrată în principal în secvența m5C-G, se poate presupune că marcată declinul legat de vârstă a conținutului de 5-metilcitozină apare în principal datorită unei secvențe de nivel scădere de metilare Pu-C-G.

Secvență m5C- G pot coexista și blocuri lungi într-o pirimidinic PYN-m5C-G, dar într-o astfel de combinație reducerea nivelului de metilare a acestei secvențe în unități pirimidină (n > 1) nu se produce.

Astfel, scăderea cu înaintarea în vârstă a nivelului de metilare ADN-ului in nebesporyadochno genomului, în ceea ce privește anumite site-uri (secvențe de nucleotide). Aceste site-uri (site-uri) pot fi prezente în ambele secvențe moderat și în principal vysokopovtoryayuschihsya.

Aceasta secvență de nucleotide care se repetă (preferabil repetiții moderate) sunt supuse supermetilirovaniyu enzimatice reversibile influențate de hormoni. Pe baza acestui fapt, se poate presupune că îmbătrânirea este rupt în principal, de metilare a genelor de reglementare în zona de secvențe de nucleotide repetitive (Zin'kovskaya și colab., 1979).

Mecanisme de modificari de varsta in metilare ADN-ul este necunoscut. Putem presupune în timp existența atât mecanism enzimatic ADN demetilare și tăierea selectivă a 5-metilcitozină repararea ADN-ului a urmat.

Ambele aceste mecanisme în mod ipotetic, destul de probabil. Dacă apare „vystriganie“ 5 nucleotide metiltsitozinovyh, aceste lacune în ADN-ul trebuie reparat foarte eficient. Este cunoscut faptul că în timpul îmbătrânirii eficacitatea sistemelor de celule reparative scade semnificativ.

În plus, capacitatea de a accepta cu îmbătrânirea creierului izolat preparatele de ADN și alte organisme de mamifere crește (Vanyushin, Berdyshev, 1977). Aceasta înseamnă că celulele vechi sunt ADN-ul nuclear nedometilirovannymi comparativ cu ADN-ul la animalele tinere ale celulelor respective, și, prin urmare, ele păstrează secvențe metilate.

legate de varsta in nivelul de metilare ADN-ului in vivo și capacitatea acestor ADN acceptor cu metilare in vitro indică faptul că extincția funcțională a activității genei este asociată cu modificarea genomului grad toamna.

Prin urmare, celulele specifice tisulare varsta decolorare activitate funcțională asociată cu o scădere a nivelului de metilare ADN-ului. Astfel, procesul de îmbătrânire nu va trece de cele mai multe genomului, și se reflectă în reducerea abuzului de niveluri de metilare ADN-ului.

Acest lucru este valabil mai ales a ADN-ului acestor organe vitale precum creierul și inima. scădere asociate vârstei în conținutul de 5-metilcitozină in ADN-ul inimii (Vanyushin, Berdyshev, 1977) se corelează cu o scădere bruscă (42%) de sinteza proteinelor în mușchiul cardiac al animalelor in varsta. Este acesta din urmă proces pare a fi responsabil pentru pierderea de vârstă celule de capacitatea mușchiului inimii de a rezista la condiții de stres și reîmprospătează pierdut proteine la diferite încălcări.

Datele cu privire la specificitatea tisulară a ADN-ului la animale, în general, și tkanevospetsificheskom „îmbătrânire“ a genomului sunt în concordanță cu presupunerea că îmbătrânirea este rezultatul diferențierii celulare la distanță și, aparent răzbunare pentru ea.

legate de varsta in ADN-ul fizico-chimic și parametrii biofizici

Încercările de a detecta legate de vârstă modificări fizico-chimică și parametrii biofizici ADN-ul nu a dat rezultate clare. Goldstein (1968) a propus conceptul de conținut în ADN-fier-legat Chelat nativ. Valoarea sa și metode pentru legarea unei molecule de ADN schimbare cu varsta, care este baza faptului că extragerea ADN-ului din pirofosfat tesut este fragmentat, cu atât mai puternic animal în vârstă.

De asemenea, sa constatat că raportul dintre purinelor la pirimidine în fragmentele de ADN sunt extrase pirofosfatul, creșteri bătrânețe ușor. Investigare de electroni imagine la microscop a preparatelor de ADN de ficat și intestin subțire de șobolani albi, Gerasimova și colab. (1977) a constatat că la animalele mai mari, molecula de ADN izolat este în medie mai mică decât la adulți.

La șobolanii în vârstă preparatele ADN în câmpul vizual par a separa fragmente de lungime a conturului ADN-ului de 1,5 până la 2 microni, care sunt fragmente desprinse din principalele animale vechi molecula de ADN din cauza acumulării de fier. ADN-ul din tesatura vechi este, de asemenea, caracterizată printr-o formă dublu catenară formă mai lentă.

Studii de ADN Drosophila legate de varsta in structura in timpul imbatranirii sale au fost efectuate Massey et al. (Massie și colab., 1975a, 1975b). După examinarea metodelor și vitezei de ADN sedimentare echilibru extras din țesuturi de muște adulte, ei nu au putut stabili schimbări legate de vârstă ale greutății moleculare a ADN-ului denaturat (3.02-3.84-10 5 daltoni pentru toată perioada de dezvoltare pentru adulți) și numărul de legături încrucișate în ea (6.2-8.8% în toate vârstele imago).

Cu toate acestea, au descoperit ca o greutate moleculară mai mare parte (75%) de larve a ADN-ului a fost de aproximativ 10 april dalton- Restul de 25% din larvele de ADN au un ADN de greutate moleculară, care este aproape aceeași greutate la animalele adulte (aproximativ 10 6 Da). greutate moleculară neobișnuit de scăzut mai mare parte a ADN-ului extras din țesuturi ale larvelor pot indica o labilitate mai mare și mai ușor de dezintegrare a ADN-ului conform alocării în ontogenia timpurie a zbura de fructe.

Unele ficat variatie eterogenitate ADN cromatina în prima jumătate a ontogeneză puii s-au găsit Yakovlev (1970). Böttger și colab. (Böttger ei al., 1968) au descoperit ca ADN-ul mitocondrial al ficatului de șobolan fetal are o constantele de sedimentare care diferă de cele ale ADN-ului șobolanilor adulți. Modificări legate de varsta, temperatura de topire (Tm) a ADN-ului timusului de vaci ca unul dintre parametrii indirecți ai structurării sale interne investigate von Hahn (Hahn, von, 1965- Hahn, von, Verzar, 1967).

În studiile timpurii, el a găsit în creștere Tm la animale vechi. Mai târziu, cu toate acestea, se constată că a crescut Tm de ADN vaci în vârstă este dependentă în principal de impuritățile reziduale din ADN-ul „ferm conectate“ gistona- conținutul său în preparatele de mai sus de animale în vârstă de ADN.

Mai târziu, Tm oarecum mai mare de animale îmbătrânire ADN a fost stabilită Kurtz și Sayneksom (Kurtz, Sinex, 1967). ADN-ul pentru ficat de șoarece a fost găsit nici nu îmbătrânire se schimbă Tm, sau doar o foarte ușoară creștere a vârstei sale, rezultând astfel numai în condiții specifice de proiectare a experimentelor (Russel și colab., 1966).

Chetsang și colab. (Ghetsanga și colab., 1977), prin studierea modificarea greutății moleculare a ADN-ului in lizatele de celule ale creierului de soareci tineri si vechi si a constatat ca dependente de vârstă pauze de acumulare în ADN-ul este mai rapid decât repararea ei, rezultând în genomul deteriorat de celule animale, se acumuleaza defecte ireparabile.

Cu varsta neuronilor din cortexul cerebral de iepure apar scurte (162-198 bp în lungime), fragmente ADN sunt absente în embrioni și animale nou-născuți (Brown, 1978). In experimentele Karvonen (1970) sa constatat că, atunci când un mic și aproximativ egal în timpul redării conținutului proteic ontogeniei în preparate. ADN-ul din ficat de șobolan alb și efect hipercrom Tm (HCE) este ușor crescută în vârstă (tabelul. 18).
Tabelul 18. Caracteristici ale preparatelor ADN hepatice albinoase șobolani de diferite vârste (Karvonen, 1970)

Vârsta, luni	Ep (260)	E260 / E230	E260 / E280	Tm, ° C	HCE%	Conținutul de proteine,% Video: Gradele de pierdere a auzului. Cum să păstrați audierea
1	6110	2.15	2,00	85.16	30,6	0,76
3 Video: Biologie. Citologie: Structura celulelor procariote. Bacterii. Centrul pentru predarea on-line „Foxford“	6195	2.12	2.02 Video: anti-îmbătrânire masaj facial. Opriți modificările legate de vârstă ale pielii. Îngrijire și frumusețe a feței	86.32	32.0	-
12	6226	2.18 Video: DENAS pentru corectarea modificărilor cutanate legate de vârstă	2.02	86.4	30,3	-
24	6253	2.20	2,00	88.9	37.8	0,83

Aceste rezultate au fost confirmate în Malyshko (1977). In contrast, nici o schimbare a fost găsit vârstă cu punct de topire de mare polimer (ribozomale) ARN din ficatul șobolanilor albi (Nikitin Sagalova, 1969). Potrivit Struchkova (1962) și Strazhevskoy Struchkova (19 (32), este redus semnificativ cu greutate moleculară vârstă de ADN de timus de șobolan izolat sverhpolimernoy.

In contrast, nu există diferențe legate de vârstă distribuția de echilibru a gradientului de densitate Cs2S04 Șobolanii ADN timus instalat Pytila și Sherman (Pythila, Sherman, 1968). Acharya et al. (Acharya et al., 1972) cu un tratament special de tesut hepatic cerebral de șobolani cu diferiți solvenți și ferkentami proteolitică a primit legat covalent la oligodezoksiribonukleoproteidy peptide care conțin acid aspartic și glutamic principal.

Greutatea moleculară a acestor componente crește odată cu vârsta. Chiar mai crescută cu vârsta moleculară fracțiuni de greutate ale oligodezoksiribonukleoproteidov unextractable alcaline. Prasad și Cutler (Rrashad, Cutler, 1976) a dezvoltat o metodă pentru izolarea ADN-ului din țesuturi de animale, care evită ADN selectiv pierderea prin satelit.

Folosind această metodă au constatat creșterea vârstei a procentului recuperabile din ficat de ADN prin satelit șoarecilor (7-8% din animale în vârstă de 10-60 de zile la 12-13% la animalele la vârsta de 570-788 de zile). In creier, rinichi și schimbări de vârstă în ADN-ul prin satelit recuperabil cantitate nu este în splină obnaruzheno- - a găsit o ușoară creștere în ea.

Bradley și colab. (Bradley și colab., 1976) în ADN-ul moarte a vechilor culturi de celule de vârstă WI-38 nu au putut detecta rata de reticulare și de a reduce repararea acestuia. Johnson și colab. (Johnson și colab., 1972) prin hibridizarea ADN-ARNr găsit (30%), pierderi semnificative de gene ribozomale in celulele creierului Beagle între primul și al zecelea ani ontogenezei postnatale.

In studiile ulterioare, Strehler și colab. (Strehler, Chang, 1979- Strehler și colab., 1979) a constatat o pierdere ADN gibridiziruemoy ribosomal într-un număr de țesuturi post-mitotice ale persoanelor în vârstă, iar rata de pierdere a unei persoane de la vârsta de aproximativ 5 ori mai mic decât la câini (t. E., Inversa corelarea acesteia cu speranța de viață).

Motivul pentru acest lucru ar putea fi legate de vârstă declin în repararea ADN-ului, dar autorii nu exclude scăderea gibridiziruemosti ADNr ARNr datorită reticularea ADN-ului in proteine cromatinei persoanele în vârstă și câini.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit