Долголетие и эпигенетика
Естественный отбор породил млекопитающих, которые стареют с разной скоростью. Можно сравнить, к примеру, голых землекопов и мышей: первые могут жить до 41 года, почти в десять раз дольше, чем грызуны аналогичного размера, такие как мыши.
Чем объясняется более длительный срок жизни? Согласно новым исследованиям биологов из Университета Рочестера, разгадка кроется в механизмах, регулирующих экспрессию генов.
Профессор Вера Горбунова, профессор Андрей Селуанов и аспирант Цзиньлун Лу исследовали гены, связанные с продолжительностью жизни, и выявили специфические характеристики этих генов. Они показали, что две регуляторные системы, контролирующие экспрессию генов — циркадная и плюрипотентная сети — имеют решающее значение для долголетия. Полученные результаты не только раскрывают секрет долголетия, но и предоставляют новые мишени для борьбы со старением и возрастными заболеваниями.
Сравнение генов долголетия
Исследователи сравнили экспрессию генов 26 видов млекопитающих с различной продолжительностью жизни – от двух лет (землеройки) до 41 года (голые землекопы). Они идентифицировали тысячи генов, связанные с максимальной продолжительностью жизни вида, которые либо положительно, либо отрицательно коррелировали с долголетием.
Исследователи обнаружили, что долгоживущие виды, как правило, имеют низкую экспрессию генов, участвующих в энергетическом метаболизме и воспалении, и высокую экспрессию генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации цитоскелета. Предыдущие исследования Горбуновой и Селуанова показали, что такие особенности, как более эффективная репарация ДНК и более слабая воспалительная реакция, характерны для млекопитающих с большой продолжительностью жизни.
Противоположное было верно для короткоживущих видов, которые, как правило, имели высокую экспрессию генов, участвующих в энергетическом метаболизме и воспалении, и низкую экспрессию генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации цитоскелета.
Два столпа долголетия
Исследователи проанализировали механизмы, регулирующие экспрессию указанных генов, и обнаружили две основные системы. Гены, отрицательно влияющие на продолжительность жизни (регулируют энергетический обмен и воспаление), контролируются циркадными сетями. Другими словами, их экспрессия зависит от времени суток, что означает потенциальную возможность осуществлять хотя бы некоторый контроль над «негативными» генами с помощью соблюдения режима сна и бодрствования.
С другой стороны, «положительные» гены продолжительности жизни, которые участвуют в репарации ДНК, транспорте РНК и организации цитоскелета, контролируются так называемой сетью плюрипотентности. Эта сеть участвует в репрограммировании соматических клеток в эмбриональные, переупаковывая ДНК, которая с возрастом дезорганизуется.
Таким образом, сеть плюрипотентности и ее связь с положительными генами продолжительности жизни является важным открытием для понимания того, как развивается долголетие.
Данное исследование предоставляет ряд возможных антивозрастных вмешательств, которые будут повышать экспрессию положительных генов и снижать экспрессию отрицательных генов.
Статья J. Yuyang Lu et al. Comparative transcriptomics reveals circadian and pluripotency networks as two pillars of longevity regulation опубликована в журнале Cell Metabolism.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Rochester: The secret to a longer lifespan? Gene regulation holds a clue.