Секрет долгой жизни? Ключ — в регуляции генов
Естественный отбор создал млекопитающих, которые стареют с радикально разной скоростью. Например, голые землекопы могут жить до 41 года — почти в 10 раз дольше, чем мыши сопоставимого размера.
Согласно новому исследованию биологов из Рочестерского университета, ключевая часть головоломки долголетия лежит в механизмах, регулирующих экспрессию генов.
В статье, опубликованной в Cell Metabolism, исследователи изучили гены, связанные с продолжительностью жизни. Их работа выявила специфические характеристики этих генов и показала, что две регуляторные системы, контролирующие экспрессию генов — циркадные и сети плюрипотентности — критически важны для долголетия. Результаты важны как для понимания эволюции долголетия, так и для поиска новых мишеней в борьбе со старением и возрастными заболеваниями.
Сравнение генов долголетия
Ученые сравнили паттерны экспрессии генов у 26 видов млекопитающих с разной максимальной продолжительностью жизни — от 2 лет (землеройки) до 41 года (голые землекопы). Они идентифицировали тысячи генов, положительно или отрицательно коррелирующих с долголетием вида.
Оказалось, что у долгоживущих видов, как правило, низкая экспрессия генов, вовлеченных в энергетический метаболизм и воспаление; и высокая экспрессия генов, отвечающих за репарацию ДНК, транспорт РНК и организацию клеточного скелета (микротрубочек). Предыдущие работы той же группы уже показывали, что эффективный репаративный ответ и слабая воспалительная реакция характерны для долгоживущих млекопитающих.
У короткоживущих видов наблюдалась обратная картина: высокая экспрессия генов энергетического метаболизма и воспаления и низкая — генов репарации ДНК, транспорта РНК и организации микротрубочек.
Два столпа долголетия
Анализ механизмов регуляции этих генов выявил две основные системы:
Отрицательные гены долголетия (энергетический метаболизм, воспаление) контролируются циркадными сетями. Их экспрессия ограничена определенным временем суток, что может ограничивать общий уровень экспрессии у долгоживущих видов.
"Чтобы жить дольше, мы должны поддерживать здоровый режим сна и избегать воздействия света ночью, так как это может увеличить экспрессию отрицательных генов долголетия", — говорит Вера Горбунова.
Положительные гены долголетия (репарация ДНК, транспорт РНК, микротрубочки) контролируются сетью плюрипотентности. Эта сеть участвует в репрограммировании соматических клеток в эмбриональные, которые могут омолаживаться и регенерировать, переупаковывая ДНК, дезорганизующуюся с возрастом.
"Мы обнаружили, что эволюция активировала сеть плюрипотентности для достижения большей продолжительности жизни", — отмечает Горбунова.
По словам Андрея Селуянова, связь сети плюрипотентности с положительными генами долголетия — важное открытие для понимания эволюции долголетия. Оно может проложить путь к новым антивозрастным интервенциям, направленным на увеличение экспрессии положительных и подавление отрицательных генов долголетия.