Ученые выясняют, как гренландский кит доживает до 200 лет

Новости МирТесен

Изучая клетки гренландского кита, ученые установили, что в них концентрация восстанавливающего ДНК белка CIRBP в сотни раз выше, чем обычно. Этот белок, активирующийся при низких температурах, вероятно, обеспечивает защиту от мутаций, являющихся причиной рака и других болезней, связанных с возрастом, и может служить ключом к пониманию их необычайной продолжительности жизни. Предварительные тесты на клетках показали, что он способствует более эффективному восстановлению ДНК в человеческих клетках, что создает возможности для разработки методов, способствующих здоровому старению.

Существует общепринятая теоретическая концепция, известная как «многоступенчатая модель рака», согласно которой здоровые клетки не становятся раковыми за один шаг. Вместо этого, этот переход осуществляется посредством постепенного накопления ряда вредоносных мутаций, именуемых «онкогенными изменениями», в генах, отвечающих за регуляцию клеточного роста и деления. Формирование большинства видов рака у людей связано с накоплением пяти-семи таких мутаций.

Исходя из данной модели, можно было бы предположить, что крупные животные с продолжительным жизненным циклом имеют более высокий риск развития рака, поскольку в их организмах больше клеток, которые могут мутировать и делиться на протяжении длительного времени. Тем не менее, это не соответствует действительности. Крупные животные, например, киты и слоны, не демонстрируют повышенной подверженности раку по сравнению с животными меньшего размера – это противоречие, известное как «парадокс Пето».

Гренландский кит: парадокс долголетия

Гренландский кит (Balaena mysticetus) служит наглядным примером этого противоречия. Огромные размеры – вес может превышать 80 000 килограммов – и, согласно рассказам инуитов-инупиатов с Аляски, которые продолжают традиционную охоту на гренландского кита, продолжительность его жизни в среднем вдвое больше, чем у человека. Более поздние исследования, проведенные с использованием методов количественного анализа овариальных тел и датирования уса, показали, что он способен жить более 200 лет – это абсолютный рекорд среди млекопитающих, – при этом кит демонстрирует исключительную устойчивость к болезням, связанным с возрастом.

Этот парадокс указывает на то, что крупные млекопитающие в ходе эволюции приобрели способы либо избегать, либо исправлять онкогенные мутации. Эти процессы на протяжении многих лет привлекают внимание биологов, стремящихся найти способы, которые могли бы способствовать здоровому старению человека. Свежие исследования показали, что некоторые виды, например голый землекоп, обладают более эффективными механизмами восстановления ДНК, что, вероятно, является причиной их долгожительства.

Ученые из Рочестерского университета, расположенного в Нью-Йорке, выявили у гренландского кита механизм восстановления ДНК, который запускается под воздействием холода и, вероятно, является ключом к его необычайно долгой жизни. « Известно, что гренландский кит характеризуется необычайно долгой жизнью, однако причина этого долголетия оставалась неизвестной », — поясняет Чжиюн Мао, специалист по молекулярной биологии из Шанхайского университета Тунцзи в Китае, который не принимал участия в данном исследовании, сообщает Nature. « Это указывает на то, что направленное воздействие на процессы восстановления ДНК с целью повышения стабильности генома представляет собой весьма действенный подход к достижению столь значительного увеличения продолжительности жизни », — добавляет он.

Концентрации восстанавливающего ДНК белка в 100 раз выше

При изучении клеток гренландского кита специалисты из Рочестера обратили внимание на белок CIRBP. Этот белок, присутствующий у большинства млекопитающих, в том числе у людей, играет важную роль в репарации двунитевых разрывов ДНК — повреждений, которые способны вызывать болезни и уменьшать продолжительность жизни.

Получение образцов оказалось непростой задачей, поскольку гренландский кит занесен в Красную книгу и обитает в отдаленных районах. Для проведения исследований ученые взаимодействовали с общинами инуитов-инупиатов, которые предоставили образцы тканей, взятые у добытых ими животных. Эти коренные жители имеют право на охоту на данный вид в соответствии со своими традиционными обычаями и не добывают больше, чем требуется для обеспечения себя продовольствием.

Специалисты прибыли на указанное место для сбора образцов. « В указанный район доставка не осуществляется, поскольку отсутствует дорожная инфраструктура », — отмечает Вера Горбунова, соавтор исследования и биолог, занимающаяся изучением старения в Рочестерском университете, как сообщает Nature. После этого клетки были проанализированы и культивировались в лабораторных условиях.

Принимая во внимание продолжительность существования этого вида, ученые ожидали, что его клетки будут характеризоваться меньшим количеством онкогенных мутаций. Однако, вопреки этому, результаты анализов, детально описанные в исследовании, вышедшем на этой неделе в журнале — продемонстрировали, что для трансформации клеток кита в раковые необходимо меньшее количество мутаций, чем для человеческих клеток.

Впрочем, вероятность возникновения таких мутаций ниже, поскольку клетки обладают улучшенными механизмами восстановления повреждений в ДНК. « Анализ показал, что клетки кита в начале развития обладают пониженной предрасположенностью к формированию онкогенных мутаций », — поясняет Горбунов в пресс-релизе Рочестерского университета.

Анализ генома указывает на то, что способность к восстановлению ДНК, возможно, обусловлена белком CIRBP. Помимо других репаративных белков, которые также активно вырабатываются в клетках китов (по сравнению с клетками человека), CIRBP была обнаружена в значительно большем количестве – ее экспрессия превышала аналогичный показатель в 100 раз.

Мощный восстановитель ДНК, активируемый холодом

Для подтверждения регенеративных свойств белка, ученые интегрировали CIRBP гренландского кита в человеческие клетки и клетки дрозофилы. В обоих случаях это привело к заметному улучшению восстановления ДНК. У плодовой мушки это увеличило продолжительность жизни и повысило устойчивость к радиации, известной своим воздействием, вызывающим онкогенные мутации.

Помимо этого, исследование показало, что клетки кита синтезировали CIRBP в большем количестве при пониженной температуре. В настоящее время ведется изучение способов стимулирования производства данного белка у людей, но « что мы еще не знаем, так это уровень воздействия холода, необходимый для запуска этой реакции у людей », — это важный прорыв», — отмечает в пресс-релизе Андрей Селуянов, профессор биологии и медицины Рочестерского университета и один из авторов исследования. В дальнейшем планируется продолжить тестирование белка, чтобы выяснить, возможно ли стимулировать схожий механизм продления жизни и у людей.