Замедление метаболизма может предотвратить вредные эффекты генетических мутаций

Просто замедлив свой метаболизм, мутантные плодовые мушки могут превратиться из аутсайдеров в героев.

В новом исследовании Северо-Западного университета ученые замедлили метаболизм мутантных плодовых мушек на 50%, и ожидаемые пагубные эффекты многих мутаций так и не проявились. После экспериментальной проверки множества различных генетических мутаций у мушек исследователи каждый раз получали один и тот же результат.

«Когда мушки развивались с нормальной скоростью, возникали проблемы с развитием, — сказал Ричард Картью, руководивший экспериментальной частью исследования. — Когда мы замедлили скорость, проблемы с развитием исчезли. Они развиваются и растут медленнее, но в остальном это нормальные животные».

«Это переворачивает парадигму всего, что мы знаем о развитии, — добавил Луис Амарал, руководивший вычислительными исследованиями. — Мы всегда думали, что если вы «сломаете» некоторые гены, последуют серьезные последствия для развития. Оказывается, это неверно для некоторых генов — при условии, что вы также замедляете метаболизм растущего организма».

Это исследование может объяснить ряд факторов, например, почему у фабрично выращенных кур, выведенных для сверхбыстрого роста, больше проблем с развитием или почему ограничение калорий связано с долголетием.

Исследование будет опубликовано 25 июля в журнале Cell.

В, пожалуй, самом поразительном открытии исследования ученые обнаружили, что плодовые мушки с замедленным метаболизмом могут жить вообще без микроРНК, что ранее считалось невозможным. МикроРНК, присутствующие во всех видах растений и животных, играют ключевую роль в регуляции экспрессии генов.

«Мы знаем из 20 лет исследований, что микроРНК необходимы для жизни. Если бы у вас не было микроРНК, вы были бы мертвы. Все просто, — сказал Картью. — В нашем исследовании мы замедлили метаболизм плодовых мушек, которые вообще не производили микроРНК. Они выжили, выросли и стали нормальными взрослыми особями».

Нобелевский лауреат Томас Хант Морган впервые отметил связь между диетой и генетическими мутациями в 1915 году. Когда он выращивал мутантных плодовых мушек на ограниченном количестве бедной пищи, Морган заметил, что некоторые мутации никогда не проявлялись.

Картью и Амарал теперь полагают, что ответ кроется в системе обратной связи. Обратная связь, распространенная в биологии, технике, экономике и многих других областях, позволяет сложным системам корректировать свою работу для достижения желаемого результата. По мнению ученых, более медленный метаболизм дает системам животных время на исправление ошибок.

«Если вы дадите системе больше времени, она в конечном итоге придет туда, куда нужно», — сказал Картью.

Он отметил, что это открытие в конечном итоге может быть применено в онкологии: «Опухоли чрезвычайно метаболически активны. Возможно, мы могли бы подумать о способах воздействия на метаболизм раковых клеток. Возможно, замедлив скорость их метаболизма, мы сможем остановить экспрессию онкогенных мутаций в опухолевых клетках и проявление их ракового фенотипа».