Меню
Новости диагностики
SASP Atlas: Институт
старения Бака
разрабатывает атлас
сенесцентности
старения Бака
разрабатывает атлас
сенесцентности
Настя Егорова, Миша Батин, Алексей Ржешевский, Тимофей Глинин
24 января 2020
24 января 2020
Атлас сенесцентности — это "таблица" всех веществ, которые выделяют стареющие (сенесцентные клетки). А старение клеток — один из важнейших механизмов старения организма в целом.
Поразительно, что такая базовая вещь создаётся только сейчас. Ну как можно было не изучить и не структурировать информацию о том, как именно стареют различные клетки нашего тела? Не устаём сокрушаться положению вещей в биологии старения.
Мы считаем, что поиск терапий старения сегодня — это прежде всего разработка такого рода баз данных. Атлас SASP наглядно это демонстрирует.
Поразительно, что такая базовая вещь создаётся только сейчас. Ну как можно было не изучить и не структурировать информацию о том, как именно стареют различные клетки нашего тела? Не устаём сокрушаться положению вещей в биологии старения.
Мы считаем, что поиск терапий старения сегодня — это прежде всего разработка такого рода баз данных. Атлас SASP наглядно это демонстрирует.
Тема сенесцентности — главный хайп прошлого сезона в борьбе со старением
...и для Института Бака это центральная тема исследований.
Пять лет назад Джуди Кампизи продлила жизнь мышам на 30%, удалив некоторые сенесцентные клетки, написала с соавторами статью (из статьи мы всё это и знаем, сами не проверяли).
Потом некоторые авторы статьи создали биотех стартап Unity для испытания сенолитиков (веществ, убивающих сенесцентные клетки), который немедленно стал стоить под миллиард долларов.
Потом некоторые авторы статьи создали биотех стартап Unity для испытания сенолитиков (веществ, убивающих сенесцентные клетки), который немедленно стал стоить под миллиард долларов.
В Unity вложили деньги Безос из Амазона и семья Рокфеллеров. Дальше хайп слегка прошел, акции рухнули в 4 раза. При этом глава Юнити довольно много рассказывал про то, как они сделают лекарство от старости (последнее время рассказывает что-то меньше).
Тем не менее, тема сенесцентности осталась, исследовать её надо, что Бак и делает, в том числе и на деньги SENS. От себя заметим, что тут бы пригодились Безос и Фонд Рокфеллеров, но они получили "родовую травму" в борьбе со старением, и их теперь не видно.
Ладно, это лирика. Что такое сенесцентность? Мы с вами представляем из себя десятки триллионов клеток (по разным данным разное число, но не суть). Клетки эти стареют: раньше могли расти или уходить в апоптоз, а теперь не могут. Это и есть сеносцентность. Но не всё так просто.
Тем не менее, тема сенесцентности осталась, исследовать её надо, что Бак и делает, в том числе и на деньги SENS. От себя заметим, что тут бы пригодились Безос и Фонд Рокфеллеров, но они получили "родовую травму" в борьбе со старением, и их теперь не видно.
Ладно, это лирика. Что такое сенесцентность? Мы с вами представляем из себя десятки триллионов клеток (по разным данным разное число, но не суть). Клетки эти стареют: раньше могли расти или уходить в апоптоз, а теперь не могут. Это и есть сеносцентность. Но не всё так просто.
SASP
Senescence Associated Secretory Phenotype — секреторный фенотип, ассоциированный со старением.
SASP — это то, что сенесцентные клетки выделяют (секретируют). Знаете, такая почта, посылочка для других клеток. Этот SASP состоит из разных молекул, которые вызывают воспаление, регулируют рост соседних клеток, даже могут сделать их сенесцентными. Некоторые ученые подозревают, что вещества SASP могут вызвать рак, не говоря уже про хроническое воспаление. А хроническое воспаление — фундамент старения. Плюс они еще не дают обновляться стволовым клеткам, что тоже нехорошо.
SASP — это то, что сенесцентные клетки выделяют (секретируют). Знаете, такая почта, посылочка для других клеток. Этот SASP состоит из разных молекул, которые вызывают воспаление, регулируют рост соседних клеток, даже могут сделать их сенесцентными. Некоторые ученые подозревают, что вещества SASP могут вызвать рак, не говоря уже про хроническое воспаление. А хроническое воспаление — фундамент старения. Плюс они еще не дают обновляться стволовым клеткам, что тоже нехорошо.
Очень важно знать, что конкретно входит в SAPS, чтобы у нас были надежные биомаркеры развития патологий, и чтобы мы могли выбрать мишени для лекарств.
Сначала считалось, что сложность SASP, ну, в пару десятков цитокинов-хеокинов-протеаз. Теперь наука видит сотни белков SASP.
Плюс какие-то факторы просто выходят из клетки и в этом случае называются растворимыми (soluble SASP или sSASP), а какие-то —упаковываются в пузырьки-экосомы (eSASP). Состав и поведение sSASP и eSASP отличаются.
Плюс клетки в нашем теле разные, а ещё разными могут быть способы "состаривания" клеток в лаборатории и в жизни — всё это тоже даёт разные результаты, по-разному отображается на SASP.
Про всё это ученые из Бака написали статью «Протеомный атлас связанного со старением секретома для выявления биомаркеров старения».
Сначала считалось, что сложность SASP, ну, в пару десятков цитокинов-хеокинов-протеаз. Теперь наука видит сотни белков SASP.
Плюс какие-то факторы просто выходят из клетки и в этом случае называются растворимыми (soluble SASP или sSASP), а какие-то —упаковываются в пузырьки-экосомы (eSASP). Состав и поведение sSASP и eSASP отличаются.
Плюс клетки в нашем теле разные, а ещё разными могут быть способы "состаривания" клеток в лаборатории и в жизни — всё это тоже даёт разные результаты, по-разному отображается на SASP.
Про всё это ученые из Бака написали статью «Протеомный атлас связанного со старением секретома для выявления биомаркеров старения».
Birgit Schilling, PhD, Associate Professor
Говорим сенолитики — подразумеваем Кампизи. Говорим Кампизи — подразумеваем сенолитики. Но статья, о которой сейчас речь — это работа команды профессора Бёрджит Шиллинг, в частности — Натана Басисти.
Как ни странно, специализация лаборатории Шиллинг — молекулярные пути белков и их роль в старении и заболеваниях: "Uncovering how protein pathways are implicated in aging and disease". Поэтому, видимо, и такой системный подход.
Как ни странно, специализация лаборатории Шиллинг — молекулярные пути белков и их роль в старении и заболеваниях: "Uncovering how protein pathways are implicated in aging and disease". Поэтому, видимо, и такой системный подход.
Впрочем, это всё равно большой коллективный труд: в списке авторов есть и Джуди Кампизи, и ребята из её и других лабораторий Института Бака, и других институтов тоже.
Nathan Basisty, PhD Postdoctoral Research Fellow
Главный автор статьи, сотрудник лаборатории доктора Шиллинг.
Что нашли авторы работы
Fig 1. Proteomic workflow for isolation and analysis of secreted proteins and exosomes/EVs.
Senescence was induced in cultured primary human lung fibroblasts by either IR, RAS, or ATV. Quiescent control cells were either mock irradiated or vehicle treated. Soluble proteins and exosomes/EVs were then isolated from conditioned media. Samples were digested and subjected to mass spectrometric analysis (DIA), followed by protein identification and quantification using Spectronaut Pulsar [32] and by bioinformatic, pathway, and network analyses in R and Cytoscape [33,34]. ATV, atazanavir treatment; CTL, Control; DIA, data-independent acquisition; EV, extracellular vesicle; IR, X-irradiation; RAS, inducible RAS overexpression; SEN, senescent.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g001
Senescence was induced in cultured primary human lung fibroblasts by either IR, RAS, or ATV. Quiescent control cells were either mock irradiated or vehicle treated. Soluble proteins and exosomes/EVs were then isolated from conditioned media. Samples were digested and subjected to mass spectrometric analysis (DIA), followed by protein identification and quantification using Spectronaut Pulsar [32] and by bioinformatic, pathway, and network analyses in R and Cytoscape [33,34]. ATV, atazanavir treatment; CTL, Control; DIA, data-independent acquisition; EV, extracellular vesicle; IR, X-irradiation; RAS, inducible RAS overexpression; SEN, senescent.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g001
В эксперименте брали клетки-фибробласты лёгких и состаривали их тремя разными индукторами: радиацией IR (для старения генов), онкогеном (сверхэкспрессией RAS) и препаратом атазанавир (ATV).
Сделалились ли клетки сенесцентными, проверяли отдельно, считайте, "старым проверенным методом". (Если кому интересно, то по активности SA-β-Gal и p16INK4a и уровням мРНК IL-6). В итоге IR и RAS состарили > 90% клеток, ATV — порядка 65% клеток.
Была и контрольная группа не сенсцентных клеток.
Затем в течение 1–2 недель наблюдали, какие молекулы выделяют сенесцентные и контрольные клетки (определяли таким образом общий состав SASP). Если какого-то белка, выделяемого состаренной клеткой, было минимум в 1,5 раза больше, чем белка от контрольной клетки, то его относили к SASP. Впрочем, для большинства белков разница была куда выше, так что SASP действительно можно довольно чётко определить.
Плюс смотрели, какие из SASP находятся в свободной форме (растворимые SASP, sSASP), а какие — упакованы в пузырьки-экзосомы (eSASP), сравнивали составы и поведение sSASP и eSASP.
Ещё смотрели клетки эпителия почек, но там смотрели только sSASP.
Сделалились ли клетки сенесцентными, проверяли отдельно, считайте, "старым проверенным методом". (Если кому интересно, то по активности SA-β-Gal и p16INK4a и уровням мРНК IL-6). В итоге IR и RAS состарили > 90% клеток, ATV — порядка 65% клеток.
Была и контрольная группа не сенсцентных клеток.
Затем в течение 1–2 недель наблюдали, какие молекулы выделяют сенесцентные и контрольные клетки (определяли таким образом общий состав SASP). Если какого-то белка, выделяемого состаренной клеткой, было минимум в 1,5 раза больше, чем белка от контрольной клетки, то его относили к SASP. Впрочем, для большинства белков разница была куда выше, так что SASP действительно можно довольно чётко определить.
Плюс смотрели, какие из SASP находятся в свободной форме (растворимые SASP, sSASP), а какие — упакованы в пузырьки-экзосомы (eSASP), сравнивали составы и поведение sSASP и eSASP.
Ещё смотрели клетки эпителия почек, но там смотрели только sSASP.
Что такое внеклеточные везикулы (или экзосомы)?
Небольшой ликбез. Экзосомы — это такие маленькие пузырьки-бандероли, которые клетка формирует и отправляет наружу для разных задач. Оболочка-мембрана и содержимое.
Мембрана экзосомы содержит "белковую подпись" исходной клетки, то есть по бандероли можно определить отправителя. И по оболочке бандероли, и по её содержимому.
Содержимое экзосомы — это в первую очередь цитоплазма клетки и те молекулы, которые в этой цитоплазме находились: белки, нуклеиновые кислоты, в том числе регуляторные РНК, которые могут существенно изменять работу клеток, в которые экзосомы будут доставлены.
Также внутри экзосомы плавают белки самой мембраны клетки (дальше поймёте, почему это может быть важным). Вообще, если превратить везикулу в суп-пюре из белков, то в среднем на треть она состоит из белков мембраны клетки, которая её породила.
Мембрана экзосомы содержит "белковую подпись" исходной клетки, то есть по бандероли можно определить отправителя. И по оболочке бандероли, и по её содержимому.
Содержимое экзосомы — это в первую очередь цитоплазма клетки и те молекулы, которые в этой цитоплазме находились: белки, нуклеиновые кислоты, в том числе регуляторные РНК, которые могут существенно изменять работу клеток, в которые экзосомы будут доставлены.
Также внутри экзосомы плавают белки самой мембраны клетки (дальше поймёте, почему это может быть важным). Вообще, если превратить везикулу в суп-пюре из белков, то в среднем на треть она состоит из белков мембраны клетки, которая её породила.
1
Сколько всего SASP веществ?
Пока к веществам SASP относят только белки, точнее, пока известны только белки с таким фенотипом. Но так-то сенесцентным фенотипом могут обладать и другие классы веществ.
Итак, белки. Так как было два типа клеток, три типа стрессоров и для каждого из этих случаев SASP может быть растворимым или в везикулах, то мы в итоге смотрим на набор пересекающихся множеств. Эти множества состоят из 441–1693 белков. Какие из них главные — вопрос. Об этом дальше.
Итак, белки. Так как было два типа клеток, три типа стрессоров и для каждого из этих случаев SASP может быть растворимым или в везикулах, то мы в итоге смотрим на набор пересекающихся множеств. Эти множества состоят из 441–1693 белков. Какие из них главные — вопрос. Об этом дальше.
(A) Summary of proteins with significantly altered (q-value <0.05 and >1.5-fold change) secretion by senescent compared with quiescent cells following genotoxic, oncogenic, or ATV treatment stress in senescent human lung fibroblasts. (B) ClueGO [33] pathway enrichment and network analyses of overlapping sSASPs resulting from each senescence inducer. Pathways of the same color have ≥50% similarity. Connecting lines represent Kappa connectivity scores >40%. (C) Venn diagram of proteins showing significantly increased secretion in senescent versus non-senescent fibroblasts following induction of senescence by IR, RAS, or ATV. (D) Unsupervised K-means clustering of proteins significantly increased in the sSASPs of all inducers based on the magnitude of the protein changes (log2-fold change) in senescent versus control groups and partitioned into three clusters. ATV, atazanavir treatment; CXCL1, chemokine C-X-C motif ligand 1; ECM, extracellular matrix; GDF15, growth/differentiation factor 15; IGF, insulin-like growth factor; IGFBP, IGF binding protein; IR, X-irradiation; MMP1, matrix metalloproteinase-1; RAS, RAS oncogene overexpression; ROS, reactive oxygen species; sSASP, soluble senescence-associated secretory phenotype; STC1, stanniocalcin 1; TP53, tumor protein p53.
2
Что из SASP — биомаркеры старения?
Недавно другие исследователи биомаркеров выявили в плазме крови человека 217 белков, которые достоверно ассоциированы с возрастом. 20 из них (9,2%) присутствовали в первоначально определенном SASP.
А если посмотреть на новый список SASP (точнее, на его растворимую часть sSASP, состоящую из 1028 белков, вырабатываемых сенесцентными клетками, состаренных хотя бы одним из трёх способов), выходит, что уже 92 белка-фактора sSASP пересекаются со списком из 217 маркеров (там есть и старые, и абсолютно новые белки). То есть почти половина маркеров старения (42%) являются также и факторами sSASP.
Или другой вариант оценки. Учёные выделили "основной" SASP ("core SASP") — это белки sSASP, общие для всех трёх индукторов сенесцентности (IR/RAS/ATV). Если прибавить к ним старый SASP, то получится, что 39 из 217 биомаркеров старения (18%) — это sSASP белки. Что тоже довольно жирно.
В итоге, по разным оценкам, 18–42% биомаркеров старения — это растворимые SASP (то есть именно sSASP, не eSASP, которые в везикулах).
А если посмотреть на новый список SASP (точнее, на его растворимую часть sSASP, состоящую из 1028 белков, вырабатываемых сенесцентными клетками, состаренных хотя бы одним из трёх способов), выходит, что уже 92 белка-фактора sSASP пересекаются со списком из 217 маркеров (там есть и старые, и абсолютно новые белки). То есть почти половина маркеров старения (42%) являются также и факторами sSASP.
Или другой вариант оценки. Учёные выделили "основной" SASP ("core SASP") — это белки sSASP, общие для всех трёх индукторов сенесцентности (IR/RAS/ATV). Если прибавить к ним старый SASP, то получится, что 39 из 217 биомаркеров старения (18%) — это sSASP белки. Что тоже довольно жирно.
В итоге, по разным оценкам, 18–42% биомаркеров старения — это растворимые SASP (то есть именно sSASP, не eSASP, которые в везикулах).
Fig 6. Human plasma aging markers are enriched for sSASP proteins.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g006
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g006
(A) Venn diagram comparing sSASP factors secreted by at least one of IR-, RAS-, or ATV- induced senescent cells with markers of aging identified in human plasma [48]. (B) Overlap between the core sSASP (proteins secreted following all senescence-inducing stimuli) and plasma aging markers. (C) Pie chart showing the proportion of known sSASP factors, newly identified core sSASP factors, and sSASP factors found among plasma markers of aging in humans. (D) Number of proteins contained in the originally identified sSASP, core sSASP, noncore sSASP, and markers of aging in human plasma [48] (p < 0.00005). Top core sSASP factors GDF15, STC1, SERPINs, and MMP1 are among the plasma aging markers. ATV, atazanavir treatment; GDF15, growth/differentiation factor 15; IR, X-irradiation; MMP, matrix metalloproteinase; RAS, inducible RAS overexpression; SASP, senescence-associated secretory phenotype; SERPIN, serine protease inhibitors; sSASP, soluble senescence-associated secretory phenotype; STC1, stanniocalcin 1.
3
Какие SASP сейчас самые интересные, как биомаркеры старения?
Сейчас это белки коагуляционного каскада и комплемента, в частности, ингибиторы протеазы, такие как серпины.
Вот эти белки: Serpin, MMP1, STC1 (stanniocalcin 1) и GDF15. Первые три — интересны из-за сенесцентных фибробластов, а последний — экспрессировался в обоих типах клеток (и в фибробластах и в клетках почки).
Вот эти белки: Serpin, MMP1, STC1 (stanniocalcin 1) и GDF15. Первые три — интересны из-за сенесцентных фибробластов, а последний — экспрессировался в обоих типах клеток (и в фибробластах и в клетках почки).
Серпин
Serine Protease Inhibitors (SERPINs) — ингибиторы протеазы серина. Некоторые вирусы используют серпины, чтобы нарушить функции протеазы в их хозяине. Белок серпин CrmA вируса коровьей оспы используется для того, чтобы избежать воспалительных и апоптотических ответов инфицированных клеток-хозяев. CrmA повышает инфекционность, подавляя воспалительный ответ своего хозяина путем ингибирования процессинга IL-1 и IL-18 с помощью цистеинпротеазы каспазы-1.
GDF15
GDF15 опять становится хитом сезона. Белок, имеющий самую сильную ассоциацию со старением, был одним из наиболее секретируемых в sSASP фибробластов (при всех трёх стрессорах), да и в sSASP эпителиальных клеток (при IR). А мы с вами увидим дальше, как сложно было найти сходства в старении этих разных клеток.
Как пишут учёные, "повышенное содержание биомаркеров старения и патологий в секретомах стареющих клеток показывает их связь с широким спектром возрастных заболеваний".
Когортные исследования на людях показывают, что GDF15 является маркером ССЗ и болезней почек, смертности и морбидности от ССЗ и от рака, маркером смертности от всех причин (в независимости от смертности от ССЗ); а также является драйвером метастазирования при раке толстой кишки (который тоже в свою очередь связан с сенесцентностью).
Как пишут учёные, "повышенное содержание биомаркеров старения и патологий в секретомах стареющих клеток показывает их связь с широким спектром возрастных заболеваний".
Когортные исследования на людях показывают, что GDF15 является маркером ССЗ и болезней почек, смертности и морбидности от ССЗ и от рака, маркером смертности от всех причин (в независимости от смертности от ССЗ); а также является драйвером метастазирования при раке толстой кишки (который тоже в свою очередь связан с сенесцентностью).
MMP1, STC1
Тоже известные биомаркеры старения. Плюс MMP1 — маркер некоторых видов рака, лёгочного фиброза и, потенциально, болезни Альцгеймера. STC1 — диагностический и прогностический маркер онкологий, лёгочного фиброза, почечной ишемии / реперфузионного повреждения и болезни Альцгеймера.
4
Пересекается ли старый состав SASP с новым? И да, и нет. Зависит от типа клеток.
Старый состав SASP — это предыдущий, который был до этого исследования. Туда в том числе входили CXCLs, HMGB1, IGFBPs, MMPs, LAMB1 и TIMPs.
В новом исследовании эти факторы тоже проявились, но только в клетках-фибробластах лёгких (независимо от индуктора старения). А вот в эпителиальных клетках почек старение повело себя иначе: несколько ранее известных SASP-белков наоборот уменьшились или не изменились (кроме IGFBP2, IGFBP3 и CXCL8).
Выходит, что SASP фибробластов не универсален для всех типов клеток, и нам необходимо определить SASP для разных клеток в отдельности. Или хотя бы проверить, есть ли универсальный секреторный фенотип для отдельных типов клеток: для всех эпителиальных клеток разных органов, для всех фибробластов разных соединительных тканей...
В новом исследовании эти факторы тоже проявились, но только в клетках-фибробластах лёгких (независимо от индуктора старения). А вот в эпителиальных клетках почек старение повело себя иначе: несколько ранее известных SASP-белков наоборот уменьшились или не изменились (кроме IGFBP2, IGFBP3 и CXCL8).
Выходит, что SASP фибробластов не универсален для всех типов клеток, и нам необходимо определить SASP для разных клеток в отдельности. Или хотя бы проверить, есть ли универсальный секреторный фенотип для отдельных типов клеток: для всех эпителиальных клеток разных органов, для всех фибробластов разных соединительных тканей...
5
Ещё немного различий в фенотипах старения разных клеток
Подробнее в исследовании сравнивали sSASP двух типов клеток (фибробластов лёгких и эпителиальных клеток почек), старили их радиацией (IR). И там всё ой-ой-ой как отличается! Общие у этих клеток только 17 sSASP факторов (из 1505 для клеток лёгких и 1181 для клеток почек).
Например, 20–30% белков, количество которых значительно снизилось в sSASP почек, значительно выросло в sSASP лёгких.
Белки, количество которых выросло и там и там, пересекаются буквально на 9–23%. И в почках этот рост значительно слабее.
Список белков, которые в sSASP клеток почки ведут себя противоположно sSASP`у клеток лёгких: IGFBP4, IGFBP7, TIMP1, TIMP2, CXCL1 и большая часть серпинов.
Или возьмём DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) — молекулярные фрагменты, ассоциированные с повреждением. К ним относят ключевые источники воспаления HMGB1 и кальретикулин (CALR). Так вот, сенесцентные фибробласты (независимо от типа "состаривателя") испускают повышенное их количество, а вот почечные эпителиальные клетки — пониженное или постоянное.
Именно DAMPs, к слову, связывают с хроническим воспалением при старении — с так называемым inflammaging.
Например, 20–30% белков, количество которых значительно снизилось в sSASP почек, значительно выросло в sSASP лёгких.
Белки, количество которых выросло и там и там, пересекаются буквально на 9–23%. И в почках этот рост значительно слабее.
Список белков, которые в sSASP клеток почки ведут себя противоположно sSASP`у клеток лёгких: IGFBP4, IGFBP7, TIMP1, TIMP2, CXCL1 и большая часть серпинов.
Или возьмём DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) — молекулярные фрагменты, ассоциированные с повреждением. К ним относят ключевые источники воспаления HMGB1 и кальретикулин (CALR). Так вот, сенесцентные фибробласты (независимо от типа "состаривателя") испускают повышенное их количество, а вот почечные эпителиальные клетки — пониженное или постоянное.
Именно DAMPs, к слову, связывают с хроническим воспалением при старении — с так называемым inflammaging.
Fig 4. Epithelial cells and fibroblasts exhibit distinct sSASPs.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g004
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000599.g004
(A) Number of proteins identified and significantly altered in the sSASP of irradiated fibroblasts and epithelial cells. (B) Venn diagram comparing proteins significantly increased in the sSASPs of senescent fibroblasts and epithelial cells, both induced by IR (q < 0.05). (C) Venn diagram comparing protein increases in the fibroblast sSASP versus decreases in the epithelial sSASP. (D) Pathway and network analysis of secreted proteins significantly increased in epithelial cell sSASP. (E) Pathway and network analysis of proteins significantly decreased in the epithelial cell sSASP. ECM, extracellular matrix; IR, X-irradiation; ROS, reactive oxygen species; sSASP, soluble senescence-associated secretory phenotype.
6
Зависит ли SASP от типа "состаривателя"? Да.
Причём и для sSASP, и для eSASP. В результате мы можем определить природу старения по этим двум профилям.
Например, RAS-стрессор (онкоген) можно определить в sSASP по приросту 5 белков: CXCL5, MMP9, MMP3, CST4 (Cystatin-S) и CCL3 (C-C motif chemokine 3).
Например, RAS-стрессор (онкоген) можно определить в sSASP по приросту 5 белков: CXCL5, MMP9, MMP3, CST4 (Cystatin-S) и CCL3 (C-C motif chemokine 3).
7
Что общего у SASP, независимо от "состаривателя"?
Для sSASP
В основном sSASP характеризовался ростом числа определённых белков, но общих для трёх индукторов там было всего 150 из 1091. А для тех немногих белков, количество которых падало, вообще не было пересечений. То есть по белкам там больше отличий, чем сходств.
Но если смотреть на общие молекулярные пути, то сходства есть. И если потом выделить основные белки (тут не обошлось без машинного обучения), то можно определить самые основные sSASP.
Именно таким методом и получилось вычленить суррогатные маркеры sSASP или "основной SASP" ("core SASP"). Это три кластера, один из которых состоит из трёх белков: CXCL1 (chemokine C-X-C motif ligand 1), MMP1 (металлопротеиназа-1), STC1 (stanniocalcin 1). Кстати, STC1 в старый SASP даже не входил.
Для eSASP
Для везикул сравнивали только два стрессора: IR (1502 белка) и RAS (354 белка). И всего выявили 9 общих белков: ANXA1, ANXA2, ENO3, AHNAK, SLC1A5, ITGA1, COL6A2, COL6A1, COL6A3. (Это белки всей везикулы целиком, и мембраны, и содержимого).
В основном sSASP характеризовался ростом числа определённых белков, но общих для трёх индукторов там было всего 150 из 1091. А для тех немногих белков, количество которых падало, вообще не было пересечений. То есть по белкам там больше отличий, чем сходств.
Но если смотреть на общие молекулярные пути, то сходства есть. И если потом выделить основные белки (тут не обошлось без машинного обучения), то можно определить самые основные sSASP.
Именно таким методом и получилось вычленить суррогатные маркеры sSASP или "основной SASP" ("core SASP"). Это три кластера, один из которых состоит из трёх белков: CXCL1 (chemokine C-X-C motif ligand 1), MMP1 (металлопротеиназа-1), STC1 (stanniocalcin 1). Кстати, STC1 в старый SASP даже не входил.
Для eSASP
Для везикул сравнивали только два стрессора: IR (1502 белка) и RAS (354 белка). И всего выявили 9 общих белков: ANXA1, ANXA2, ENO3, AHNAK, SLC1A5, ITGA1, COL6A2, COL6A1, COL6A3. (Это белки всей везикулы целиком, и мембраны, и содержимого).
8
Отличия sSASP и eSASP
1
Белковый состав sSASP отличается от eSASP — это действительно отдельные по сути фенотипы.
Например, из 548 растворимых белков (sSASP), число которых растёт от старения, вызванного IR, только 51 белок (9.3%) растёт в eSASP, а 70 белков из этих 548 (12.8%) — вообще заметно падают. Всё не слава богу, в общем.
Например, из 548 растворимых белков (sSASP), число которых растёт от старения, вызванного IR, только 51 белок (9.3%) растёт в eSASP, а 70 белков из этих 548 (12.8%) — вообще заметно падают. Всё не слава богу, в общем.
2
sSASP и eSASP отличаются не только отдельными белками, но задействованными молекулярными путями.
eSASP уникально обогащены белками сигнальных путей Ras и G-белков. А также белками, участвующими в синтезе и регуляции простагландинов. sSASP же отличаются сигнальными путями метаболизма, роста и ремоделирования внеклеточного матрикса.
eSASP уникально обогащены белками сигнальных путей Ras и G-белков. А также белками, участвующими в синтезе и регуляции простагландинов. sSASP же отличаются сигнальными путями метаболизма, роста и ремоделирования внеклеточного матрикса.
Белки Ras
Семейство родственных белков, которые экспрессируются во всех клеточных линиях и органах животных, принадлежат к классу белков, называемых малой ГТФазой. Они участвуют в передаче сигналов внутри клеток (клеточная сигнальная трансдукция). Когда Ras «включается» поступающими сигналами, он, в свою очередь, включает другие белки, которые в конечном итоге активируют гены, участвующие в росте, дифференцировке и выживании клеток.
Поскольку сигнальный путь Ras связан с ростом и делением клеток, сверхактивная передача сигналов Ras может в конечном итоге привести к раку.
Поскольку сигнальный путь Ras связан с ростом и делением клеток, сверхактивная передача сигналов Ras может в конечном итоге привести к раку.
G-белки
(или гуанин нуклеотид-связывающие белки) — это семейство белков, которые действуют как молекулярные переключатели внутри клеток. Они участвуют в передаче сигналов от различных стимулов снаружи клетки внутрь.
Простагландины
Липидные соединения с гормоноподобными функциями. Отвечают и за восстановление кровеносных сосудов, и за ощущение боли. Аспирин, кстати, ингибитор простагландинов.
3
Чем больше подвергать клетку индукторам сенесцентности (не важно, IR, RAS или ATV), тем больше она выделяет SASP-белков — вроде логично, да? Но есть нюанс.
На самом деле, это справедливо только для sSASP (снижается выделение только для 1–6% белков). А для eSASP всё иначе: 1/2–2/3 белков наоборот меньше экспрессируются в сравнении с контрольными клетками. К примеру, известные ранее SASP-белки IGFBPs 2/3/5 и LAMB1 либо отсутствовали в eSASP-профиле, либо вели себя иначе: их количество не менялось или падало.
На самом деле, это справедливо только для sSASP (снижается выделение только для 1–6% белков). А для eSASP всё иначе: 1/2–2/3 белков наоборот меньше экспрессируются в сравнении с контрольными клетками. К примеру, известные ранее SASP-белки IGFBPs 2/3/5 и LAMB1 либо отсутствовали в eSASP-профиле, либо вели себя иначе: их количество не менялось или падало.
8
eSASP. Как меняются везикулы со старением? Точнее, чем отличаются везикулы, которые испускают сенесцентные клетки, от везикул молодых клеток?
1
Фенотип везикул стареющих клеток действительно хорошо отличим от фенотипа везикул молодых клеток.
2
Стареющие клетки высвобождали большее количество везикул: около 68 штук на клетку за сутки по сравнению с 50 на контрольную молодую клетку. Начинают интенсивно слать какие-то бандероли.
3
Средний диаметр "стареющих" везикул (147 нм) был на 2% ниже, чем у контрольных везикул.
4
Около 30% всех белков везикул (и их мембраны, и содержимого), количество которых растёт при старении клеток, — это белки плазматической мембраны. Например, белки клеточной адгезии и сборки клеточных соединений.
То есть выходит, что, по-видимому, везикулы стареющих клеток при отпочковывании захватывают бОльший кусок мембраны материнской клетки. Почему — отдельный интересный вопрос. Но сам этот факт делает везикулу старой клетки ещё лучшим детектором исходной клетки. Впрочем, это утверждение ещё нужно проверить, как пишут авторы статьи.
То есть выходит, что, по-видимому, везикулы стареющих клеток при отпочковывании захватывают бОльший кусок мембраны материнской клетки. Почему — отдельный интересный вопрос. Но сам этот факт делает везикулу старой клетки ещё лучшим детектором исходной клетки. Впрочем, это утверждение ещё нужно проверить, как пишут авторы статьи.
Что мы видим, глядя в эту статью? Множество вопросов, на которые пока нет ответов, но ответить на них очень хочется. То есть хочется доделать базу данных SASP, а заодно и сделать несколько других.
- Почему стареющие клетки отдают в везикулу всё больше своей мембраны?
- Почему профили sSASP и eSASP так сильно отличаются? В статье даже не упоминается, пересекается ли eSASP со списком биомаркеров.
- Как выглядит SASP профиль для других типов клеток?
- Все ли типы клеток испускают всё больше везикул со старением?
- Есть ли связь между различиями SASPа разных клеток и различиями в возрастных заболеваниях органов, из которых эти клетки состоят?
- Почему при том, что с возрастом в нас растёт число сенесцентных клеток, а они в свою очередь испускают всё больше везикул, в плазме крови при этом везикул мы ловим всё меньше?
- Разумеется, мы до сих пор не знаем, как именно стареет живой человек и на сколько близко описывает ситуацию старение клеточных культур, вызванное тремя искусственными факторами (IR/RAS/ATV).
Присоединяйтесь к обсуждению