Опасные ошибки
В клетках постоянно происходит процесс синтеза белка и иногда, как в любом производстве, случается брак. Новое исследование на мышах подтвердило гипотезу, впервые выдвинутую около 60 лет назад, о том, что накопление дефектных белков ускоряет старение. Исследователи сосредоточили внимание на рибосомах, в которых расположены линии сборки белков.
Рибосомы, синтезирующие белки на матричной РНК (mRNA). Каждая рибосома состоит из малой субъединицы (small subunit) и большой субъединицы (large subunit). (Иллюстрация: Lukaves / Depositphotos).
Рибосомы получают инструкции из ядра клетки на создание определенного белка, а затем по ним сшивают аминокислоты в нужной последовательности – в этом суть процесса трансляции. Но время от времени рибосомы вставляют в белок неправильную аминокислоту. Такие ошибки приводят к созданию дефектных белков, которые могут стать токсичными для клетки.
В 1963 году химик Лесли Оргел предположил, что подобные ошибки трансляции способствуют старению. Гипотеза Оргела состояла в том, что ошибки накапливаются с увеличивающейся скоростью до тех пор, пока клетка не умрет, но тогда исследователи не нашли достаточного подтверждения этой теории старения. Тем не менее, косвенные доказательства существуют. Так, например, лабораторные мыши, которые обычно живут не дольше 2-3 лет, демонстрируют больше ошибок при синтезе белка, чем голые землекопы, которые могут прожить до 30 лет. А когда исследователи генетически модифицировали дрожжевые грибы, плодовых мух и нематод, чтобы значительно повысить точность сборки белков в рибосомах, эти организмы жили на 23% дольше.
Чтобы проверить, способствуют ли ошибки во время синтеза белка старению млекопитающих, молекулярный биолог Эрик Беттгер из Цюрихского университета и его коллеги генетически сконструировали мышей с подверженными ошибкам рибосомами. Один тип ошибки, при котором клетки синтезируют слишком длинные белки, в два раза чаще отмечался у модифицированных мышей, чем у контрольных грызунов.
Когда модифицированные мыши были молоды, они казались здоровыми. Но к тому времени, когда им исполнилось 9 месяцев, что примерно эквивалентно 30 человеческим годам, они начали выглядеть и вести себя как старые мыши: шерсть стала седеть и выпадать, развилась катаракта и искривился позвоночник. Как и пожилые люди, мыши начали терять жировую и мышечную ткани. Их физические показатели также снизились. По сравнению со своими собратьями модифицированные грызуны не могли плавать так же быстро и вели менее подвижный образ жизни.
Наряду с этими недостатками у животных наблюдались молекулярные признаки более быстрого старения. Их клетки сильнее страдали от активных форм кислорода – побочных продуктов метаболизма, связанных со старением. Их теломеры (концевые участки хромосом), которые с возрастом укорачиваются, также соответствовали таковым у старых мышей. Кроме того, снижение точности синтеза белка заметно сокращало продолжительность жизни грызунов. Измененные мыши достигали 18-месячного возраста примерно в семь раз реже, чем их немодифицированные сверстники.
Таким образом, исследование подтвердило, что ошибки при синтезе белка являются важным фактором старения. Если создать лекарство, повышающее точность трансляции в рибосомах, можно добиться здорового старения. Но перед этим исследователям нужно подтвердить, что ошибки трансляции приводят к возрастным изменениям и у людей.
Статья D.Shcherbakov et al. Premature aging in mice with error-prone protein synthesis опубликована в журнале Science Advances.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru.