Ученые выяснили, что за высокую продолжительность жизни человека‍ отвечают молекулярные «тормоза старения»

Ученые Южной Кореи из Пхоханского университета науки и технологии нашли молекулярный механизм, блокирующий быстрое старение организма. С его помощью клетки удаляют дефектные молекулы РНК, продлевая жизнь тела. Статья с выводами ученых опубликована в Nature Communications.

С помощью молекулярного механизма клетки избавляются от дефектных молекул РНК, что продлевает жизнь. Подобные системы, по мнению исследователей, существуют и у человека, что обуславливает его долголетие по сравнению со многими другими видами животных.

Оказалось, что продолжительность жизни тесно связана с контролем матричной РНК. В результате мутаций в этих молекулах могут возникать лишние стоп-кодоны (нонсенс-мутации), которые заранее обрывают синтез белка. В результате образуются молекулы, которые могут оказывать на клетку токсичный эффект. Этому препятствует система нонсенс-опосредованного распада мРНК (NMD), которая расщепляет цепочки рибонуклеотидов с дефектами.

Эксперимент проводился на червях. Именно с их помощью экспертам удалось понять, что из-за увеличения гибридной РНК активность системы распада со временем уменьшалась.

На первом этапе исследования ученые установили изменение уровня активности NMD у нематод Caenorhabditis elegans, связав ген бактерий lacZ с геном зеленого светящегося белка GFP. Как выяснилось в ходе эксперимента, по мере старения нематод флуоресценция в их тканях становилась сильнее, что указывало на уменьшение активности NMD с возрастом.

На следующем этапе исследователи ввели в клетки нематод ген daf-2, отвечающий за взросление животного. Блокирование этого гена вызвало обратное превращение червя в ювенильную форму, тормозя старение. Таким образом, усиление активности NMD в клетках червей способствовало их долголетию.

При синтезе белка мРНК, образованная на матрице гибридного гена lacZ-GFP, в норме должна расщепляться системой NMD. В ином случае исследователи могли наблюдать флуоресценцию.

Оказалось, что с течением времени флуоресценция в тканях C.elegans становилась все сильнее. Это указывало на то, что активность NMD с возрастом червей уменьшалась, что также подтверждалось увеличением концентрации гибридной мРНК.

На следующем этапе работы исследователи использовали генетически модифицированных C.elegans, у которых мутация была введена в ген daf-2. Последний отвечает за выработку инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1), участвующего в переходе животного из ювенильной формы в зрелую стадию развития. Его блокирование провоцирует обратное превращение червя и тормозит старение.

У животных с мутацией daf-2 было обнаружено усиление активности NMD. Это удалось определить, проанализировав количественный состав различных мРНК с нонсенс-мутациями и сравнив его с таковым у нормальных червей. Ученые также изменили ген smg-2, кодирующий ключевой компонент NMD, тем самым подавив функцию системы. В результате «выигрыш» в продолжительности жизни у генетически модифицированных C.elegans уменьшился.

Наконец, было показано, что усиление активности NMD в нервных клетках способствовало долголетию C.elegans.

По выводам ученых, поддержание работы NMD в зрелом возрасте может стать ключом к высокой продолжительности человеческой жизни.