У летучих мышей нашли генетический секрет долголетия и защиты от рака
Международная команда исследователей из Университета Вермонта и Университета штата Пенсильвания опубликовала в журнале Nature работу, которая объясняет один из главных парадоксов среди млекопитающих.
Что нашли в ДНК
Команда собрала первые почти полные геномы восьми видов летучих мышей рода Myotis — одной из крупнейших групп рукокрылых, встречающейся почти на всех континентах, кроме Антарктиды. Ученые проследили, как в ходе эволюции эти животные сталкивались с вирусами, и обнаружили заметную разницу с человеком: у людей отбор в основном шел по белкам, которые взаимодействуют с РНК-вирусами вроде гриппа или SARS-CoV-2, а у летучих мышей — по белкам, реагирующим на ДНК-вирусы, например вирус гепатита B или герпес.
«Адаптация патогенов, долголетие и устойчивость к раку — все это фундаментально взаимосвязано, и многие гены, которые адаптировались к вирусам у летучих мышей, также участвуют в обеспечении долголетия и защиты от онкологии», — объясняет доцент кафедры эволюционной биологии Университета Вермонта Элиз Лаутербур,
Копии одного и того же гена
Особое внимание исследователи уделили гену протеинкиназы R (PKR) — он есть у всех млекопитающих и отвечает за противовирусный ответ клетки. Обычно в геноме присутствует только одна его копия. Но у некоторых летучих мышей рода Myotis Лаутербур обнаружила две, а порой и три копии этого гена.
Такое дублирование участков ДНК — вовсе не редкость в природе, но чаще всего оно приводит к поломке, а не к пользе. Как объясняет Лаутербур:
«В большинстве случаев, когда происходят изменения в коде, это приводит к поломке, а не к созданию новой функции. Вариативность количества копий позволяет диверсифицировать код — таким образом у вас потенциально появляются две вещи, в которых вы хороши, вместо одной».
Чтобы проверить эту идею, ученые вживляли дополнительные копии гена PKR в клетки разных видов, заражали их вирусом оспы и обрабатывали химиотерапевтическим препаратом, проверяя, как клетки справляются с повреждениями. Самый долгоживущий вид в выборке — малая бурая летучая мышь — повел себя иначе прочих: при высоких дозах, где риск повреждения клетки максимален, эти клетки начинали целенаправленно погибать.
«Малые бурые летучие мыши начинают целенаправленно уничтожать клетки, — говорит доцент Пенсильванского университета Хуан Мануэль Васкес. — Наша гипотеза в том, что они избавляются от тех клеток, которые уже нельзя спасти».
Биопсия вместо вскрытия
Отдельного внимания заслуживает сам метод сбора материала. Вместо изъятия тканей внутренних органов Васкес разработал способ брать крошечные образцы прямо с крыла летучей мыши — по принципу, похожему на прокол уха. Из этих образцов затем вырастили клеточные линии и собрали геномы восьми видов. Такой подход не требует умерщвления животного и позволяет изучать его на протяжении всей жизни — что особенно важно, ведь среди подопытных были малые бурые летучие мыши, самый долгоживущий вид рукокрылых Северной Америки, который к тому же сильнее других страдает от смертельной грибковой инфекции — синдрома белого носа.
Почему это вообще интересно и важно
Летучие мыши — второй по разнообразию отряд млекопитающих после грызунов, и при этом отдельные виды живут десятилетиями, хотя по размеру сопоставимы с животными, чей век гораздо короче.
«Если вы посмотрите на двух летучих мышей одинакового размера, одна из которых живет 3 года, а другая 30 лет, и они очень близки по родству, как люди и неандертальцы, можно обнаружить совсем небольшое число генетических изменений, которые дают очень большую разницу в продолжительности жизни, — объясняет Васкес. — Это своего рода Святой Грааль для эволюционной медицины».
Раньше вопросы старения и устойчивости к болезням изучались как будто независимо друг от друга.
«Часто эти проблемы изучаются как отдельные биологические задачи, — отмечает Лаутербур. — Но наши результаты показывают, что эволюция, возможно, формирует их совместное развитие».
Исследование интересно тем, что показывает: устойчивость к раку и долголетие возникают из одного и того же эволюционного механизма — иммунного ответа на вирусы, а не из разных, изолированных процессов. Найденный ген PKR, у людей существующий лишь в одной копии, подсказывает конкретное направление для будущих терапий — как научиться либо лучше восстанавливать поврежденные клетки, либо вовремя избавляться от тех, что уже нельзя спасти, не давая им переродиться в раковые.
