Субклеточные структуры. Генная инженерия и терапия

Учебные материалы по биологии / Продукты питания и процессы старения организма человека / Субклеточные структуры. Генная инженерия и терапия

Субклеточные структуры (хромосомы, лизосомы, митохондрии и др.), состоят из надмолекулярных структур - нуклеопротеидов, липопротеидов, гликолипидов и т. д. Возрастные нарушения этих структур связаны с физико-химическими изменениями составляющих их компонентов. Наибольшее количество фактических данных о влиянии процессов старения на изменения субклеточных структур имеется по хромосомам.

Часто пишут о существовании так называемой печати возраста на всех компонентах хромосом. Показано, что содержание в хроматине РНК и негистоновых белков с возрастом медленно снижается при незначительном повышении количества гистонов. Отмечено также снижение содержания основных фракций фосфолипидов - функционально полноценных компонентов хроматина. ДНК в старости обедняется свободными фосфатными группами. Меняется способность белков нуклеопротеидов к реакциям метилирования, фосфорилирования и ацетилирования.

С возрастом нарушается система гормональной регуляции биохимических реакций, протекающих в клетке. По мере старения хроматина все в меньшей степени включается система ферментов, репарирующих структуры ДНК и РНК, повреждённые в результате воздействия внешних (облучение, действие химических соединений) и внутренних (влияние свободных радикалов, ошибки реосинтезов и т.д.) факторов. Особое значение в старении хроматина, а следовательно, и других субклеточных структур имеют возрастных и функций нуклеиновых кислот. Именно структуры нуклеиновых кислот определяют то, что секвойи живут несколько тысячелетий, попугай живёт до 300 лет, человек - до 70-100 лет, а бабочка - поденка - несколько часов. Продолжительность жизни, так же как и развитие всего организма (включающее такие признаки, как рост, цвет волос, глаз и т. д.), закодирована и проявляется благодаря физико- химическим превращениям структурных фрагментов нуклеиновых кислот (генов). По мнению ряда учёных, старение-это результат либо регуляторного действия "генов старения", либо нарушение деятельности нормальных генов вследствие незначительных структурных изменений ДНК под влиянием различных (внутренних и внешних) факторов. Искажение в структуре ДНК немедленно отражается на структуре мРНК и в конечном итоге приводит к синтезу белков с соответствующими дефектами. В стареющим организме найдены измененные структурные и ферментативные белки, в том числе патологические белки. Считают, что геном (совокупность генов, определяющих процессы развития всего организма) определяет и продолжительность жизни организма посредством механизмов устойчивости клеточных структур (и в первую очередь нуклеиновых кислот) внешним и внутренним факторам. Очевидно, чтобы увеличить продолжительность жизни человека, необходимо воздействовать на его генетический аппарат - "выключить гены старения" или заменять дефектные, износившиеся с возрастом гены новыми. Решением этих вопросов и занимаются генная инженерия и терапия. В 1975 г. Генетик П. Берг сообщил, что его лабораторией впервые получены комбинированные гены. Создан геном нового, никогда не жившего на Земле животного. Открытие это получило название генной инженерии. Оно может быть использовано для улучшения видовой продолжительности жизни и борьбы с наследственными болезнями путём замены дефектных генов нормальными, которые примут на себя функции повреждённых генов. Наследственные дефекты генов в большей степени укорачивают жизнь людей, чем сердечно - сосудистые и онкологические заболевания. Для ста с лишним наследственных болезней уже известен повреждённый ген. Использование методов генной инженерии открывает огромные возможности в создании новых высокоурожайных сортов злаков, в решении важнейших задач животноводства. Генные инженеры сконструировали бактерии, способные вырабатывать инсулин, успешно работают на пути лечения наследственных болезней методами генной инженерии. Генная терапия сегодняшнего дня накопило много данных о генах, ответственных за протекание различных биохимических процессов в здоровом и молодом организме. Так что можно будет затормозить "старение генов молодости" (ювогенез), можно будет разрабатывать методы защиты этих генов от повреждающего влияния внешних и внутренних факторов. Генные инженеры создали своеобразный каталог - карту генов на всём протяжении хромосомы.