Бактерии, обитающие в гидротермальных источниках на дне океанов, завораживают учёных своей способностью выживать в самых суровых условиях, например, в отсутствии кислорода или при температуре, превышающей 100 °C.
Такие организмы называют экстремофилами, и исследователи внимательно изучают их, чтобы понять причину их феноменальной живучести.
Выясняется, что одна из причин этого заключается в генетической мутации, которая позволяет этим микроорганизмам безошибочно синтезировать белки. Наделив такой же мутацией плодовых мушек, круглых червей и дрожжи, исследователи увидели, что продолжительность жизни этих организмов заметно увеличилась.
Авторы исследования предполагают, что нашли не изученный ранее фактор, отвечающий за старение организмов. Это открытие можно будет использовать при создании новых препаратов, продлевающих жизнь и обеспечивающих здоровое старение.
Предыдущие исследования процессов старения концентрировались на негативном влиянии накопившихся в генах мутаций на состояние здоровья. Напомним, что в генах зашифрована "инструкция" по производству жизненно важных молекул, включая белковые.
Новая работа, в свою очередь, изучает ошибки, которые происходят на стадии синтеза (постройки) белка. Эти ошибки приводят к созданию неправильных белковых структур.
Известным примером такого "неправильного" синтеза являются амилоидные бляшки, которые считаются основной причиной нейродегенеративных заболеваний, к примеру, болезни Альцгеймера.
Белок синтезируется из аминокислот, и ключевым "станком" в этом процессе являются рибосомы, входящие в состав всех живых клеток. Рибосома синтезирует белок, двигаясь вдоль молекулы матричной РНК, несущей информацию о том, как белок должен быть собран.
Когда в процесс этой "печати" закрадывается ошибка, на выходе может получиться тот самый "бракованный" белок. Клетки умеют находить такие белки и избавляться от них, пока те не нанесли вреда организму, однако с возрастом их бдительность неминуемо ослабевает, что и выражается в развитии всевозможных заболеваний.
В рибосоме есть часть, важная для правильной трансляции (синтеза белка) — аминокислота RPS23. В большинстве организмов этот белок присутствует неизменно. Однако исследователи обратили внимание, что у одноклеточных организмов-экстремофилов — архей — присутствует мутация в гене, кодирующем эту аминокислоту.
Используя технологию CRISPR, учёные внедрили эту мутацию в ДНК дрожжей Schizosaccharomyces pombe, круглых червей Caenorhabditis elegans и плодовых мушек дрозофил.
В результате в организмах-мутантах стало гораздо меньше "бракованных" белков, и они стали более устойчивы к высоким температурам.
Но что важнее всего, продолжительность жизни всех этих разных организмов увеличилась на 9-23%. Также мутанты выглядели гораздо более здоровыми, чем их обычные сородичи: генетически модифицированные мушки ползали гораздо активнее, а черви производили больше потомства.
Однако новая мутация при всех своих преимуществах также замедлила рост модифицированных организмов. В дикой природе это быстро поставило бы их на грань вымирания, ведь их бы вытеснили более крупные соперники.
Учёные отмечают, что если бы эта мутация была выгодна для всех живых организмов, она бы встречалась и у других существ, помимо архей. Возможно, это генетическое преимущество идёт на пользу лишь в экстремальных условиях, к которым приспособились эти одноклеточные.
Более точная трансляция белков может объяснить эффект некоторых существующих лекарств, продляющих жизнь. Исследователи выяснили, что антибиотик рапамицин сокращает количество ошибок при синтезе белка в организме. Однако ряд серьёзных побочных эффектов, включающих подавление иммунитета и риск инфекций, исключает его использование в качестве "эликсира жизни".
Новое исследование было опубликовано в научном журнале Cell Metabolism.
Учёные планируют продолжить поиски подобных полезных мутаций в геномам других организмов, помимо архей. Остаётся надеяться, что они найдут ещё более удачные вариации генов, продлевающие жизнь.
Comments are closed.