Остановить старение
Ученые выяснили, от каких параметров зависит продолжительность жизни
Екатерина Боровикова, «Чердак»
Некоторые животные ухитряются не стареть; исследуя их, возможно, удастся и человека избавить от этой напасти.
Большинство животных, в том числе человек, как это ни прискорбно, стареют. Но ученые, которые исследуют механизмы, позволяющие увеличить продолжительность жизни, полагают, что в один прекрасный день смогут избавить нас от «неизбежного».
Старение – по крайней мере отчасти – происходит из-за того, что нарушается функционирование работы регуляторных сетей, управляющих активностью генов в клетках. «Разрегулировка» работы генов приводит к развитию различных заболеваний, дряхлению и, в конечном счете, смерти.
Для того, чтобы выяснить, какие параметры влияют на стабильность регуляторных сетей, Петр Федичев из Московского физико-технического института и биотехнологической компании Gero и его коллеги создали физическую модель старения с использованием методов исследования критической динамики – этот раздел статистической физики описывает свойства физической системы в критической точке или вблизи нее. Результаты этой работы опубликованы в журнале Scientific Reports: Kogan et al., Stability analysis of a model gene network links aging, stress resistance, and negligible senescence (пресс-релиз Physics meets biology to defeat aging можно прочитать на сайте EurekAlert – ВМ).
«Мы показали, что устойчивость генной сети определяется несколькими параметрами, такими как связность генной сети (количество сигнальных путей и подобных механизмов, которые обеспечивают взаимодействие элементов сети – генов, белков и т.п. – друг с другом), «эффективный» размер генома (количество активных генов, с которых синтезируется РНК и затем образуются белки), скорость обновления или исправления ошибок в протеоме (совокупность белков, производимых клетками организма), скорость репарации ДНК и другие. Изменяя каждый из этих параметров, можно регулировать продолжительность жизни живого организма», – пояснил Федичев «Чердаку».
Примеры изменения этих параметров у живых организмов в ходе эволюции или в лабораторных экспериментах есть. Так, большей продолжительности жизни способствует меньшая связность генной сети. Примером ее уменьшения считается перенос митохондриальных генов в ядерный геном. Считается, что это один из основных факторов, которые привели к образованию многоклеточных организмов, их резкого усложнения и увеличения продолжительности их жизни.
Митохондрии – это органеллы в клетке, которые вырабатывают энергию, поддерживающую клеточные процессы. Ученые полагают, что они появились миллионы лет назад, когда одноклеточные предки современных животных «захватили» свободно живущих бактерий и у них установились симбиотические отношения. В результате в одной клетке оказалось два набора ДНК: ядерная и митохондриальная. Однако у современных животных большая часть митохондриальных генов «перебралась» в ядерную ДНК и основные белки, необходимые митохондриям для работы, вырабатываются в цитоплазме клетки и поступают к митохондриям оттуда.
Благодаря тому, что часть митохондриального генома стала частью ядерного, у них появился общий механизм регуляции и отпала необходимость в построении дополнительных «связей» между ними, как это было раньше. Таким образом уменьшилась связность генной сети.
Сейчас ученые проводят эксперименты по продлению жизни путем искусственного уменьшения связности генной сети. Так, оказалось, что отключение определенных внутриклеточных сигнальных путей у червей-нематод приводит к увеличению продолжительности их жизни в 10 раз.
Другой пример – повышение устойчивости генетической сети к поломкам у голых землекопов. У них быстрее, чем у других грызунов, происходит «ремонт» ДНК в случае повреждений и обновляется протеом. Благодаря этому голые землекопы живут в 10 раз дольше других грызунов и не болеют раком. Эксперименты по увеличению скорости обновления протеома проводились на дрожжах, и, как и в случае в нематодами, позволили увеличить продолжительность жизни организмов.
Федичев полагает, что в будущем эти методы могут быть применены и к человеку. «Если это получится, то замедление старения увеличит продолжительность здоровой жизни человека, отодвинет возникновение возрастных заболеваний, включая рак у взрослых, многие сердечно-сосудистые заболевания, болезнь Альцгеймера и т.д.», – пояснил ученый.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
15.09.2015