Путь детоксикации продлевает жизнь червю C. elegans

Мутантный червь с изменением в одном митохондриальном гене производит больше активных форм кислорода (АФК), которые могут быть вредны для клеток, вызывая окислительный стресс. Однако этот мутант живет в два раза дольше, чем дикий тип. Профессор д-р Александра Трифунович и ее команда в кластере передового опыта CECAD в Кёльнском университете впервые показали, что это долголетие обусловлено путем детоксикации, напрямую регулируемым уровнем АФК.

Результаты особенно значимы, потому что этот путь, необходимый клеткам для избавления от нежелательных чужеродных веществ, консервативен во всем животном мире и важен, например, для метаболизма лекарств в печени. Исследование "KLF-1 orchestrates a xenobiotic detoxification program essential for longevity of mitochondrial mutants" опубликовано в журнале Nature Communications.

Митохондрии — энергетические станции клеток. Они производят энергию с использованием кислорода в процессе дыхания. Побочный эффект этого процесса — образование АФК, которые всегда являются побочным продуктом дыхания. При старении митохондрии изнашиваются, что снижает их способность контролировать производство АФК. Некоторые ученые даже считают, что старение — следствие повреждений, наносимых АФК. Действительно, с возрастом производится больше АФК и других токсичных метаболитов.

Пути детоксикации удаляют токсичные метаболиты в три этапа: 1) распознавание и модификация, 2) нейтрализация, 3) выведение из клетки. Вся эта энергозатратная машинерия находится под жестким транскрипционным контролем и обычно включается только по необходимости.

Ведущий ученый исследования д-р Мария Херхольц показала ключевую роль одного фактора транскрипции: "Когда мы удалили KLF-1, мутант потерял долголетие и вернулся к нормальной продолжительности жизни, одновременно с этим путь детоксикации отключился. Это показывает, что KLF-1 поддерживает работу пути и важен для долголетия организма". Однако у долгой жизни мутантов есть и недостатки: "Мы видели, что мутанты двигаются и развиваются медленнее, поскольку производят меньше энергии и должны поддерживать работу сложной машинерии детоксикации", — добавила Херхольц.

До сих пор АФК в основном рассматривались как нечто плохое, нарушающее работу клеток. Новые исследования показывают, что АФК играют важную роль как сигнальные молекулы. В рамках исследования ученые показали, что повышенный уровень антиоксидантов, даваемых червям, сокращает продолжительность жизни, удаляя АФК и блокируя сигнальный путь. "Общественное восприятие АФК исключительно как негативного фактора не подтверждается научными данными, — сказала Мария Херхольц. — Действительно, если уровень антиоксидантов слишком высок, это может быть вредно, как показывает наше исследование".

В последующих исследованиях ученые планируют детальнее изучить, что именно происходит на молекулярном уровне до и после активации сигнального пути.