Естественный отбор породил млекопитающих, которые стареют совершенно по-разному. Например, если взять голых землекопов и землероек, то первые могут жить до 41 года, и это в 20 раз больше, чем грызуны аналогичного размера, например, те же самые землеройки. Чтобы объяснить такую «нестыковку», ученые провели специальное исследование. Согласно новой работе биологов из Университета Рочестера, США, все дело в механизмах, регулирующих экспрессию генов.
Сравнение генов долголетия
Ученые исследовали гены, связанные с продолжительностью жизни, и обнаружили интересные специфические характеристики. Оказалось, что две регуляторные системы, контролирующие экспрессию генов, — циркадные и плюрипотентные сети, — имеют решающее значение для долголетия.
Исследователи сравнили паттерны экспрессии генов у 26 видов млекопитающих с различной максимальной продолжительностью жизни от двух лет (землеройки) до 41 года (голые землекопы). Они определили тысячи генов, связанных с максимальной продолжительностью жизни вида, которые положительно или отрицательно коррелировали с долголетием.
Оказалось, что у долгоживущих видов, как правило, низкая экспрессия генов, участвующих в энергетическом обмене и воспалениию. При этом у них наблюдается высокая экспрессия генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации клеточного скелета (или микротрубочек).
Предыдущие исследования Веры Горбуновой и Андрея Селуанова, которые участвовали в новом исследовании, показали, что такие особенности, как более эффективная репарация ДНК и более слабая воспалительная реакция, характерны для млекопитающих, отличающихся долголетием. Соответственно, короткоживущие виды, которые, как правило, отличались высокой экспрессией генов, участвующих в энергетическом метаболизме и воспалении, и низкой экспрессией генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации микротрубочек.
Два столпа долголетия
Когда исследователи проанализировали механизмы, регулирующие экспрессию этих генов, они обнаружили, что тут задействованы две основные системы. Гены короткой продолжительности жизни, участвующие в энергетическом метаболизме и воспалении, контролируются циркадными сетями. То есть их экспрессия ограничена определенным временем суток. Соответственно, это поможет ограничить общую экспрессию генов у долгоживущих видов. В итоге ученые смогут контролировать гены короткой продолжительности жизни.
Иллюстрация Университета Рочестера / Джулия Джошп
«Мы должны поддерживать здоровый режим сна и избегать воздействия света в ночное время, так как это может увеличить экспрессию генов, отрицательно влияющих на продолжительность жизни», — объясняет Горбунова в пресс-релизе к исследованию.
С другой стороны, гены долгой продолжительности жизни — участвующие в репарации ДНК, транспорте РНК и микротрубочках — контролируются так называемой сетью плюрипотентности. Она участвует в перепрограммировании соматических клеток — любых клеток, не являющихся репродуктивными, — в эмбриональные. Они гораздо легче омолаживаются и регенерируются путем переупаковки ДНК, которая дезорганизуется с возрастом.
«Оказалось, эволюция активировала сеть плюрипотентности для увеличения продолжительности жизни», — подчеркивают ученые.
Что в итоге?
Таким образом, сеть плюрипотентности и ее связь с «хорошими» генами продолжительности жизни оказалось «важным открытием для понимания того, как развивается долголетие», — заключает Андрей Селуанов. Также новая работа поможет в разработке прогрессивных методов борьбы со старением. Планируется, что они будут активировать ключевые гены долгой продолжительности жизни. Кроме того, медицина будущего сосредоточится на снижении экспрессии отрицательных генов, которые сокращают продолжительность жизни.
Читать далее
Китайский ИИ предсказывает курс гиперзвуковых ракет. Ответный удар будет с опережением
Диагноз за минуту: как ИТ меняет здравоохранение
Ученые нашли самое большое растение: его длина 180 км, а возраст около 4,5 тыс. лет