Исследование молекулярных механизмов контроля продолжительности жизни

ИБГ РАН проводит исследование молекулярных основ генетического контроля
продолжительности жизни (ПЖ). Институт специализируется на изучении способов
регуляции экспрессии генов, редактировании генов, эпигенетики, архитектурных белков
хроматина и генотерапии. В институте функционирует геномный центр и созданы центры
компетенций с линиями для получения трансгенных животных различных видов.
Исследование проводится в рамках проекта РНФ № 24-24-000430. Целью проекта
является выяснить какие молекулярные признаки/причины старения следует
таргетировать для борьбы со старением в первую очередь и, кроме того, определить на
какие ткани и системы организма необходимо воздействовать для терапии старения
прежде всего.

Суть исследования состоит в таргетировании пяти первичных (основных, базовых,
главных) молекулярных признаков/причин старения (геномная нестабильность, в том
числе накопление мутаций, укорочение теломер, возрастные эпигенетические
изменения, потеря протеостаза, т.е. нарушение соотношения синтезированных и
утилизированных белков, ослабление макроаутофагии/митофагии). Таргетирование
осуществляется за счет введения в геном дополнительных генов (попытка генной терапии
старения).

Проект выполняется с использованием удобного короткоживущего модельного объекта –
Drosophila melanogaster (мухи дрозофилы) и современных методов молекулярной
генетики. Мухи дрозофилы как нельзя лучше подходят для исследований ПЖ, поскольку
их максимальная ПЖ составляет 60-70 дней. Кроме того, для них развиты генетические
инструменты, в том числе приемы редактирования генов и прецизионной интеграции
трансгенов в геном; их дешево содержать в лаборатории и они являются
многоклеточными животными, принципы организации которых совпадают с таковыми у
млекопитающих ‒присутствуют аналоги всех органов и систем, а развитие и метаболизм
регулируются сходным образом. Поэтому, несмотря на то что каждый вид животных
стареет чуть по-своему, ключевые механизмы регуляции гомеостаза (поддержания
постоянства внутренней среды) у дрозофилы и млекопитающих оказываются сходными.
Мы надеемся, что результаты, полученные на дрозофиле, могут быть перенесены
и на человека.

В рамках проекта мы создаем генетически модифицированные линии дрозофил с
введенными в их геном дополнительными генами дрозофилы (POT1, EF-1α, Sirt6,
Atg1/ULK1, Ogg1 и контрольный ген Vinculin). Каждый из этих генов направлен против
одного из пяти признаков/причин старения и при своей дополнительной экспрессии
(дозе) гена ослабляет проявления этого признака/причины старения, что вызывает
увеличение ПЖ дрозофил. Роль всех перечисленных генов в качестве генов долголетия
при их дополнительный экспрессии во всех тканях дрозофилы была продемонстрирована
в несвязанных исследованиях в разные годы. Поэтому проект разбит на два этапа: на
первом этапе в одинаковых условиях мы сверхэкспрессируем каждый из генов на двух
независимых генетических фонах дрозофилы (наборах природных полиморфизмов). Это
позволит судить об универсальности выявленных закономерностей о влиянии этих генов
на ПЖ. На втором этапе, подтвердив и проверив результаты прошлых исследований в
наших контролируемых условиях, мы сверхэкспрессируем целевые гены в отдельных
тканях и органах организма дрозофилы. В результате впервые будет установлен и станет
понятен вклад отдельных причин/признаков старения в итоговую ПЖ дрозофилы, а также
то, какие системы организма играют ведущую роль в контроле ПЖ у этого модельного
организма. Вклад отдельных причин/признаков старения и, в дальнейшем, систем
организма, будет выражен в процентах в соответствии с их влиянием на ПЖ.

Кроме того, в качестве дополнения проекта предполагается впервые в мире создать
дрозофил с добавочными генами антигликирующих ферментов. Для этого могут быть
использованы гены дрозофилы и человека. Такие как глиоксилазы Glo-1 и tzn дрозофилы
– прямые функциональный гомологи генов Glo-1 и Glo-2 человека (переводит токсичный
продукт гликолиза метилглиоксаль в S-лактоглутатион и затем превращает S-
лактоглутатион в лактат и свободный глутатион, соответственно) и
дегликаза/пероксиредоксин дрозофилы dj-1β ‒ прямой гомолог гена Park-7 человека,
нарушения которого приводят к дестабилизации митохондрий и развитию болезни
Паркинсона. Принципиальным моментом является разработка способов направленной
доставки этих ферментов во внеклеточное пространство. Это позволит оценить вклад
гликирования долгоживущих белков внеклеточного матрикса клеток в регуляцию ПЖ.
Исследование будет проводиться в рамках договора сотрудничества между ИБГ РАН и
ВолГМУ.

Коллектив ищет поддержки с целью закупки приборов и лабораторного оборудования в
комнату для выполнения проекта. Средства будут потрачены на закупку центрифуги с
охлаждением, спектрофотометра, термостата для пробирок «Гном», рН-метра, вортекса/
микроспина и ротатора (переворачивателя пробирок). Всю финансовую отчетность о
расходовании средств предоставим.