От мыши до кита
Как искать гены долголетия
Как научиться жить дольше? Генетики обычно ищут ответ на этот вопрос, изучая отдельные виды или группы родственных видов млекопитающих, отличающиеся короткой либо долгой жизнью. Но чтобы понять универсальные механизмы долголетия, нужен более широкий подход.
Средняя продолжительность жизни человека неуклонно растет и сегодня достигает в развитых странах 70–80 и более лет. Однако столетний рубеж пересекают лишь очень немногие. Тем не менее, для млекопитающих это неплохое достижение. Рекорд в этом отношении принадлежит гренландским китам: продолжительность их жизни, оцененная на основе изменений в хрусталике глаза, составляет более 200 лет. А вот представители «мелких» видов – к примеру, землеройки или мышевидные грызуны – живут, если повезет, считанные годы. Хотя и в этой размерной группе имеются такие феномены, как некоторые летучие мыши или голый землекоп, жизнь которых на порядок длиннее.
С точки зрения эволюции, основная причина таких радикальных различий в продолжительности жизни заключается в экологической специализации животных. Считается, что дольше живут виды, обитающие на деревьях, под землей или имеющие большую массу тела: все эти особенности делают их менее уязвимыми для хищников. Другими словами, долгожительство – одна из стратегий выживания видов, при этом весьма «недешевая».
Наряду с такой широкой межвидовой изменчивостью есть и другая – внутривидовая. Как мы знаем, разные особи одного и того же вида могут жить больше или меньше, однако размах этих колебаний уже не так велик. Это важно, так как генетику долголетия обычно изучают, сравнивая индивидуальные геномы внутри вида. У людей, к примеру, акцент делается на изучении геномов долгожителей, однако с помощью такого подхода мы сможем понять лишь малую часть огромной изменчивости в сроках жизни.
К пониманию общих механизмов долголетия можно подойти гораздо ближе, если исследовать их у разных видов. Уже сейчас известны некоторые молекулярные пути, задействованные в этих механизмах: сигнальный путь инсулина и инсулиноподобного фактора роста, система теломеры-теломераза, механизмы заживления ран и др.
Недавно испанские ученые исследовали геномы 57 видов млекопитающих с разной продолжительностью жизни и обнаружили более 2.7 тыс. точечных мутаций в 2 тыс. генов, которые отличают долгоживущие и короткоживущие виды. Эти гены имеют отношение к работе таких важнейших элементов жизнеобеспечения организма, как система репарации (ремонта) ДНК, иммунные и воспалительные реакции, система свертывания крови, а также механизмов поддержания стабильности белковых молекул.
Статья Farré et al Comparative Analysis of Mammal Genomes Unveils Key Genomic Variability for Human Life Span опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution – ВМ.
Последний механизм, похоже, является одним из ключевых в процессах старения. У всех млекопитающих после достижения определенного возраста белки теряют структурную стабильность и хуже выполняют свои функции, что способствует общему физиологическому упадку. Но у каждого вида этот процесс идет с разной скоростью.
Сейчас исследователи обнаружили, что у долгоживущих видов животных белки действительно значительно более стабильны благодаря накоплению ряда мутаций, вызвавших определенные изменения в их аминокислотных последовательностях. Кроме того, были идентифицированы четыре гена (TOR2A, ADCY7, CDK12 и SPAG16), кодирующих белки, скорость эволюции которых прямо связана с продолжительностью жизни.
Подобные работы подтверждают хороший практический потенциал эволюционного подхода к изучению медицинских проблем, связанных со старением, а полученные с его помощью данные можно использовать при разработке терапии «возрастных» заболеваний.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru