Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"

Часовые гены меняются с возрастом

По мере старения на смену одним генам, подчиняющимся суточным ритмам, приходят другие

Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь», по материалам The Scientist: An Aging-Related Effect on the Circadian Clock

Нет нужды еще раз напоминать, сколь многое в живом организме зависит от суточных ритмов: это не только чередование сна и бодрствования, но и особенности формирования памяти, перестройка нейронных цепей, иммунитет, обмен веществ и пр. И сон, и иммунитет, и все-все-все управляются огромным числом генов, и ритмические изменения обусловлены тем, что в разное время суток многие из них работают по-разному, их активность то повышается, то понижается.

Если же в ритмах появляются какие-то неполадки, если гены, например, начинают активироваться в неположенное время, или у них вообще исчезает ритмическая активность, то у организма начинаются серьёзные проблемы. Например, известно, что из-за испорченных «часов» развиваются нейродегенеративные процессы, усиливается внутриклеточный стресс, начинаются проблемы с метаболизмом. То же самое, кстати говоря, происходит и с возрастом, поэтому принято было считать, что возрастные заболевания возникают, в том числе, и из-за поломок в регуляции суточных ритмов.

Биологические часы действительно меняются по ходу жизни, однако здесь все дело, видимо, не только и не столько в общем затухании, «выпрямлении» ритмов. Исследователи из Университета штата Орегон решили сравнить, как с возрастом меняются часы у мух дрозофил.

Известно, что активность гена можно определить по количеству матричной РНК (мРНК), которая на этом гене синтезируется. Матричная РНК служит, грубо говоря, посредником между ДНК и молекулярными машинами, собирающими белки. В целом, если пренебречь некоторыми деталями, можно сказать, что чем больше синтезируется мРНК, тем больше получается белка и тем сильнее клетка чувствует работу гена. Синтез РНК, в свою очередь, подчиняется разным регуляторам, среди которых есть и механизм суточных ритмов. И если мы проанализируем, как меняется в течение суток уровень матричной РНК с того или иного гена, то узнаем, зависит ли ген от суточных ритмов или нет.

Именно так и поступили Дэвид Хендрикс (David A Hendrix) и его коллеги: они сравнили РНК, синтезированные на разных генах дрозофил, когда тем было пять дней и пятьдесят пять дней от роду. (Один день жизни дрозофилы можно приравнять к одному году человеческой жизни, так что можно себе представить, какой была возрастная разница между этими подопытными мухами.) И у тех, у других были гены, которые подчинялись суточному расписанию, но с возрастом у многих генов суточные изменения в активности исчезали, и только 45% оставались «ритмически активными» и у пожилых мух. Казалось бы, налицо возрастное отключение биологических часов. Однако, как пишут авторы работы в Nature Communications (Kuintzle et al., Circadian deep sequencing reveals stress-response genes that adopt robust rhythmic expression during aging), у пожилых мух ритмическими внезапно становились другие гены, которые раньше не реагировали на указания внутренних часов.

circadian.jpg
Рисунок из статьи в Nature Communications – ВМ.

Многие из «позднеритмичных» генов были антистрессовыми. Они работали не только у старых дрозофил, но и у молодых – для этого насекомым нужно было устроить окислительный стресс, поместив их в среду с повышенным содержанием кислорода. Что любопытно, антистрессовые гены, когда они включались в молодых мухах, начинали работать в суточном ритме – то есть так же, как они работали у старых мух. И если у дрозофил отключали ген clock, который считается главным «часовщиком» и от которого как раз зависит ритмическая активность прочих генов, то у молодых насекомых антистрессовые гены переставали работать по суточному циклу.

Из полученных результатов следует несколько важных выводов. Во-первых, как мы уже сказали, нельзя утверждать, что с возрастом биологические часы просто ломаются – то, что некоторые гены со временем перестают «активничать» в суточном ритме, означает, что на их место в биологических часах приходят другие. Во-вторых, как оказалось, некоторые антистрессовые гены работают в ритмическом режиме, вне зависимости от того, в каком возрасте их владелец. В молодости организм способен справляться с тем же окислительным стрессом без дополнительных усилий, и включать соответствующие гены приходится только в крайних случаях, но, если такое произошло, они будут работать опять же «по часам».

Пока непонятно, как изменится эффективность антистрессовых механизмов, если лишить их суточного «расписания»; очень вероятно, что им для эффективного функционирования нужна именно такая временная организация, и что в отсутствие «расписания» антиоксидантные гены перестанут бороться как надо с окислительным стрессом. Так оно или не так, исследователи собираются выяснить в ближайшее время.

Напомним, что некоторое время назад мы писали о похожей работе – в 2015 году в журнале PNAS вышла статья, в которой говорилось, что некоторые из часовых генов человеческого мозга со временем утрачивают свойство следить за суточным ритмом, однако другие, наоборот, с возрастом становятся новыми «деталями» биологических часов.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 27.02.2017


Читать статьи по темам:

сон старение экспрессия генов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Сон и старение I

Хотя старение организма периодическим процессом не назовёшь, его ход напрямую зависит от биоритмов человека, в частности, от цикла сна и бодрствования.

читать

Не хотите стареть? Настройте биологические часы!

Возможно, кроме участия в «настройке» биологических часов, ген per управляет механизмом, обеспечивающим восстановление окислительных повреждений. Нарушение его функционирования приводит к ускоренному старению, что может проявляться развитием целого спектра патологических состояний, в том числе нейродегенеративных заболеваний, сердечно-сосудистых болезней и рака.

читать

Сон и старение II

Нарушения сна – это почти всегда проявления каких-то болезненных процессов в организме. При этом ряд заболеваний, часто наблюдаемых при проблемах со сном, выявляют и у пожилых людей.

читать

Раскрыта взаимосвязь между старением и качеством сна

Исследователи университета Пенсильвании обнаружили место пересечения между сигнальными каскадами процесса старения и реакции организма на клеточный стресс, который, кроме прочего, вызывает старческие нарушения сна. Возможно, воздействие на соответствующие молекулярные механизмы поможет страдающим от бессонницы старикам.

читать

Связь между циркадными ритмами и старением

Ген SIRT1, задерживающий, как известно, развитие возрастных заболеваний, играет ключевую роль и в управлении циркадными ритмами. По мере старения регулировка этого механизма разлаживается.

читать

Плохой сон не дает стареющему мозгу сохранить информацию

В возрастном ослаблении памяти виновата утрата средней частью лобной коры головного мозга способности к генерации медленных волн мозговой активности, обеспечивающих человеку глубокий восстановительный сон.

читать