Эволюционный анализ выявил изменения белков, защищающие млекопитающих от старения и болезней
Рост продолжительности жизни человека сопровождается увеличением числа пожилых людей, страдающих от возрастных заболеваний (рак, нейродегенерация, диабет). Для продления периода здоровой жизни (healthspan) необходимо понять биологические механизмы здорового старения.
Среди млекопитающих продолжительность жизни варьируется в 100 раз — от 1–2 лет у некоторых грызунов до более века у китов и людей. Это ставит вопрос: что позволяет долгоживущим видам сохранять здоровье в старости?
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные из Университета Бар-Илан использовали эволюцию как масштабный «эксперимент». Работу возглавили профессор Хаим Коэн и доктор Саги Снир. Аспирант Сарит Фельдман-Траблси разработала вычислительный инструмент PHARAOH (Positive posttranslational Modifications Regulator of Healthspan).
С помощью продвинутых статистических методов PHARAOH сравнил белковые последовательности у 107 видов млекопитающих с разной продолжительностью жизни. Это позволило проследить эволюцию специфических изменений белков — посттрансляционных модификаций (PTM), таких как ацетилирование, — и выявить те из них, которые стабильно обогащены у долгоживущих видов.
PTM регулируют ключевые клеточные процессы и связаны с устойчивостью к возрастным заболеваниям, включая рак. Сравнив долгоживущих и короткоживущих млекопитающих, команда обнаружила устойчивые белковые модификации, ассоциированные с продлением жизни. Экспериментальная валидация подтвердила, что PTM, идентифицированные PHARAOH, играют значительную биологическую роль в старении и устойчивости к болезням.
«Наши результаты открывают путь к пониманию того, как модификации белков могут защищать от возрастных заболеваний и способствовать более долгой и здоровой жизни», — сказал профессор Коэн.
Одно из ключевых наблюдений исследования объясняет, почему у крупных млекопитающих, таких как киты, уровень заболеваемости раком dramatically ниже, несмотря на значительно большее количество клеток. Исследование показало, что определённые PTM, обнаруженные у этих видов, вероятно, выполняют защитную роль против рака, проливая свет на молекулярные стратегии устойчивости к болезням и долголетия.
Эти находки прокладывают путь для будущих исследований терапий, нацеленных на белки и модификации, связанные со здоровым старением. Используя природные стратегии долголетия, учёные стремятся открыть новые методы замедления старения и борьбы с такими болезнями, как рак, болезнь Альцгеймера и диабет.