Ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) в составе международного научного коллектива обнаружили участок генома человека, который отвечает за долголетие и здоровое старение. Об этом сообщает РИА Новости со ссылкой на материал в электронной библиотеке bioRxiv.
В каждой человеческой клетке есть маленький фрагмент, который находится не в ядре вместе с основным генетическим материалом, а в митохондриях, снабжающих клетку энергией. Этот фрагмент называют митохондриальной ДНК (мтДНК).
Ее структура образует замкнутую кольцевую структуру, последовательность "кирпичиков" в которой передается в неизменном виде от матери, из-за чего ее химическое "разнообразие" меньше, чем в ядерной ДНК.
"В этой кольцевой молекуле есть "скользкие места", на которых машина, производящая копирование ДНК, "спотыкается" и "перескакивает" на другой похожий фрагмент, из-за чего часть информации теряется, и молекула становится короткой и "сломанной", – рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Центра геномных исследований БФУ Константин Попадьин.
По его словам, укорачивание мтДНК делает эту молекулу "злой".
"Этот процесс происходит при наличии в молекуле одинаковых по последовательности нуклеотидов фрагментов, которые расположены в некотором удалении друг от друга (повторы). Если эти повторы абсолютно идентичны, то молекулярная машина, копирующая ДНК, может перескочить с одного повтора на другой, "вырезав" часть информации посередине", – объяснил Попадьин.
Когда в клетке собирается "критическая масса" мтДНК без участка с генетическим материалом, хозяйская клетка умирает, что в дальнейшем способствует болезням опорно-двигательного аппарата и нервной системы.
Специалистам удалось выявить, что в мтДНК долгожителей и обычных людей есть различия. Так, в мтДНК долгожителя обнаружены изменения в химическом составе самого "скользкого" места, длина которого составляет 13 нуклеотидов. Этот участок перестает быть "скользким", и в мтДНК с большей вероятностью верно производится дочерняя молекула.
"Мы провели исследование генетического материала в митохондриях ветви D4A, представители которой живут в Японии и Китае. Их вариант "скользкого" места оказался не таким, как у других групп: один из двух повторов в мтДНК содержит замену нуклеотида, что делает два повтора не идеально похожими друг на друга, что оказывается достаточным для отсутствия проскальзывания", – пояснил ученый.
По его словам, данный феномен можно сравнить со скороговоркой: довольно трудно без ошибок произнести "шла Саша по шоссе и сосала сушку", однако если заменить "шоссе" на "дорогу", то произнести скороговорку без запинки становится проще.
"У долгожителей в мтДНК – "дорога" и "Александра", а не "шоссе" и "Саша". Это и обуславливает меньшую хрупкость генетического материала, способствует более здоровому старению и долгой жизни", – добавил Попадьин.
Он отметил, что практическое применение полученных результатов ученые видят в митохондриальной медицине, зародившейся примерно 20 лет назад. Более здоровые мтДНК переносят в ткани или яйцеклетку с менее здоровыми мтДНК. В этом случае митохондриальные ДНК долгожителей могут послужить универсальными донорами, которые способны обеспечить долгую жизнь с меньшим риском "поломок" в нервной и мышечной системе.
"Мы предлагаем использовать материал групп без повторов в мтДНК в качестве потенциального третьего родителя в случае необходимости митохондриального переноса, когда мать ребенка в своей мтДНК несет вредные мутации. При этой процедуре вторая мама – донор – предоставит будущему ребенку свою здоровую мтДНК и обеспечит более здоровую и продолжительную жизнь. В ряде стран такие процедуры уже проводятся", – заключил ученый.
Ранее ученые из Лаборатории медицинских наук MRC, Имперского колледжа Лондона и сингапурской медшколы Duke-NUS испытали на мышах препарат, который был разработан для продления жизни. Разработка поспособствовала увеличению продолжительности жизни животных примерно на 20–25%.
После успешного испытания специалисты питают надежду на то, что в будущем аналогичные препараты смогут продлевать и жизнь человека.
