Путь piRNA влияет на здоровье и продолжительность жизни, показало исследование на мухах

Транспозируемые элементы (ТЭ) — это "бродячие" последовательности ДНК в геномах животных и человека. Чтобы не передавать их потомству, организм использует путь piRNA в репродуктивных органах, подавляя активность ТЭ в сперматозоидах и яйцеклетках. Новое исследование на мухах впервые показало, что анти-ТЭ активность пути piRNA также работает в обычной нерепродуктивной ткани — жировом теле мухи — и поддерживает жизнь организма.

"Он необходим для нормального здоровья и долголетия", — сказал старший автор исследования в Nature Communications, профессор Брауновского университета доктор Стивен Хелфанд.

Большинство предыдущих сообщений о работе piRNA вне репродуктивных органов касалось раковых или стволовых клеток. Никто ранее не измерял его последствия для нормального здоровья и старения.

В экспериментах исследователи отслеживали компоненты пути (например, наличие piRNA и экспрессию генов piwi и flamenco) в жировом теле мух, которое аналогично жировой и печеночной тканям млекопитающих.

Значительные последствия для здоровья

Убедившись, что путь активен в зрелой соматической ткани, учёные провели эксперименты с "выключением" его компонентов.

• При отсутствии гена piwi у мух было значительно меньше piRNA.
• Мухи без piwi демонстрировали яркую активность ТЭ (по методу "зелёного свечения" клеток при движении ТЭ).
• У мух без piwi наблюдалось повышенное повреждение ДНК.
• Мухи с отсутствующим piwi или flamenco имели меньше жира и быстрее погибали от голода.
• Продолжительность жизни мух с "выключенными" генами была значительно короче:
  • Около 80% мух с рабочим геном piwi были живы в возрасте 60 дней, тогда как почти все мухи без piwi погибли раньше.
  • Среди мух с интактным геном flamenco около половины дожили до 60 дней, в то время как все мухи без flamenco погибли.

В дополнительном эксперименте препарат 3TC (ламивудин), блокирующий размножение ТЭ, смог "спасти" мух без flamenco, позволив многим из них прожить более 60 дней.

Биология старения

Открытие, что путь piRNA работает в здоровой соматической ткани и защищает здоровье и продолжительность жизни, важно. "Мы оставляем возможность того, что этот путь может быть и в других тканях тела, не являющихся гонадами, и что это также может быть справедливо для других животных", — сказал Брайан Джонс.

Пока неясно, оказывает ли путь piRNA схожее влияние на здоровье млекопитающих и человека. Однако серия предыдущих работ Хелфанда и его коллег из Брауновского университета, включая исследования на человеческих клетках, сильно связывает старение, повышенную активность ТЭ, ухудшение здоровья и сокращение продолжительности жизни. Это привело их к формулировке "транспозонной теории старения".

Для её проверки профессор Джон Седави возглавляет трёхлетний междисциплинарный проект, финансируемый федеральным грантом в $9.6 млн.