Генетики открыли механизм, определяющий старение и продолжительность жизни

Молекулярных механизмов, связанных со старением, известно довольно много, недавно открыт еще один. Исследователи из Университета Этвеша Лоранда (Венгрия) сделали значительный шаг вперед в изучении молекулярных механизмов старения. Их последнее исследование, опубликованное в International Journal of Molecular Sciences, раскрывает новый эпигенетический механизм в митохондриальной ДНК (мтДНК), который может изменить подход к изучению старения.

В клетке, помимо ДНК, которая содержится в ядре, существует еще относительно небольшая последовательность ДНК в митохондриях. Есть версия, что митохондрии — это когда-то отдельный организм, поглощенный древности общим предком современных клеточных организмов с ядром, ставший неотъемлемой частью клетки. мтДНК передается только по материнской линии и играет важную роль в развитии и жизни организма. 

Разные гены могут включаться и выключаться даже в течение жизни. Это делается с помощью различных «внешних» изменений некоторых участков последовательностей ДНК. Один из механизмов — метилирование, которое чаще всего какие-то гены отключает. Последовательность ДНК состоит из азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и тимин. К одному из них может «прицепиться» метильная группа — «хвост» в виде определенной молекулы. Тогда ген выключается. Такие метки, не меняя последовательность ДНК, определяют, как ее нужно читать — каким генам молчать, а каким — работать. Именно поэтому метилирование ДНК — эпигенетическое событие (меняется активность генов), а не генетическое. Если метильная группа прицепилась, например, к аденину, получившееся основание называется «метиладенин». У него есть, в свою очередь, несколько разновидностей. 

Ученые в новом исследовании обнаружили по мере старения организмов модификация N6-метиладенин (6мА) постепенно накапливается в мтДНК. Это явление наблюдалось у различных видов, включая червя-нематоду Caenorhabditis elegans, плодовую мушку Drosophila melanogaster и собак. Скорее всего, этот эволюционно законсервированный механизм старения есть у всех животных.

«Мы обнаружили то, что можно назвать "митохондриальными эпигенетическими часами". Эти часы тикают с разной скоростью в зависимости от продолжительности жизни организма, предоставляя новое понимание механизмов старения на клеточном уровне», — объясняет доктор Лоранд Адам Штурм, первый автор исследования.

У некоторых нематод C. elegans с помощью генной инженерии изменили накопление 6мА, сделали его в два раза медленнее. Такие черви жили в два раза дольше обычных. Примечательно, что те же ферменты, которые регулируют накопление 6мА в мтДНК, работают и при модификации ДНК в ядре.

Тибор Веллаи, руководитель исследования: «Наши открытия открывают новые пути для понимания и возможного вмешательства в процесс старения».

В будущем авторы намерены выяснить, как внешние факторы (образа жизни, генная модификация) могут влиять на скорость накопления 6мА в мтДНК.