Мухи-мутанты помогут раскрыть секреты долголетия

Генетики из России и специалисты компании Insilico Medicine раскрыли секреты работы одной из мутаций, значительно продлившей жизнь мушкам-дрозофилам и сделавшей их невероятно живучими. Эти данные помогут понять, как работает старение и как его можно замедлить, пишут ученые в журнале Scientific Reports.

«Мы выяснили, что эта мутация, отключение одной из копий гена E(z), вызывает глобальную перестройку метаболизма организма. Она влияет на метаболизм углеводов, жиров и нуклеотидов, а также на активность генов иммунитета и регуляцию биосинтеза белков», -рассказывает Алексей Москалев из Московского Физтеха.

В последние годы среди ученых заново возродился спор о том, чем является процесс старения и смерти людей и животных. Некоторые биологи и эволюционисты считают, что этот процесс не носит случайный характер, и что его контролирует своеобразная «программа смерти» - определенный набор генов, заставляющий тело дряхлеть и умирать, уступая место новому поколению себе подобных.

 
Другие ученые полагают, что старение является абсолютно случайным процессом накопления мутаций и случайных поломок в клетках, который приводит к накоплению в организме так называемых «престарелых» клеток, прекращающих участие в жизнедеятельности организма из-за появления мутаций в их ДНК или достижения пределов деления. Их удаление из организма червей заметно продлило им жизнь и улучшило жизнедеятельность.

Вне зависимости от того, какой точки они придерживаются, и те, и другие ученые уже много лет пытаются открыть гены, непосредственно связанные с процессом одряхления тела, и изучают их работу в надежде на то, что старение удастся затормозить или повернуть вспять.

К примеру, десять лет назад генетики из США обнаружили, что появление мутаций в одной из копий гена E(z), отвечающего за «переупаковку» ДНК, продлило жизнь обычным мушкам-дрозофилам примерно на треть и при этом сделало их гораздо более стойкими к действию оксидантов и пестицидов.

Как именно работает это изменение в структуре ДНК, биологи не знали, что мешало пониманию того, как данный эффект можно воспроизвести и среди людей. Москалев и его коллеги по МФТИ, Институту молекулярной биологии РАН и Институту биологии УрО РАН в Сыктывкаре заполнили этот пробел, проследив за работой генов в клетках мух-мутантов.

Для этого ученые вырастили несколько популяций подобных насекомых и их обычных сородичей, не обладающей поврежденной копией гена E(z), и сравнили то, как отличается набор РНК-молекул, синтезируемых в ядре их клеток и считываемых при сборке различных белков. Параллельно ученые изучили то, какие другие эффекты, помимо долгой жизни, приносит эта мутация.

«Известно, что увеличение продолжительности жизни дрозофил за счет мутаций часто сопровождается снижением репродуктивной способности. Однако в нашем случае, напротив, наблюдалось повышение плодовитости самок-мутантов во всех возрастных группах», -продолжает Москалев.

Как оказалось, все подобные эффекты были связаны с тем, что отключение одного гена радикально изменило работу всего генома насекомого. В общей сложности ученые смогли выделить 239 генов, чья активность сильно повысилась или понизилась у дрозофил после повреждения E(z). Менее значимые изменения затронули еще шесть сотен участков генома.

Эти гены были связаны с различными метаболическими процессами, реакцией на стресс и повреждение ДНК, активацией врожденного иммунитета, а также с нейтрализацией и переработкой различных чужеродных и просто вредных молекул.

Дальнейшее изучение этих генов, а также открытие других участков ДНК, связанных с долголетием, поможет ученым вырастить таких дрозофил-«мутантов», которые бы жили значительно дольше, чем самые долгоживущие особи этого вида. Эту задачу Москалев и его коллеги попытаются решить в самое ближайшее время.