Митохондрии в клетках человеческого организма выполняют функцию «энергетических станций». Поскольку это потомки древних бактерий, у них, в отличие от других органелл клетки, есть собственная ДНК. Ученые из США обнаружили, что эту ДНК митохондрии способны встраивать в хромосомы клеток, менять таким образом геном человека и сокращать продолжительность жизни.
Митохондрии есть во всех клетках человеческого организма и отвечают за производство энергии, которая необходима нам для жизни. Только эти органеллы имеют собственную ДНК — она осталась от древних бактерий, которые поселились внутри наших одноклеточных предков примерно 1,5 миллиона лет назад и были предшественниками органелл.
В последние несколько десятилетий стало известно, что ДНК митохондрий способна изредка «выпрыгивать» из органелл и через ядро клетки попадать в хромосомы человека. Такие «вставки» накапливались миллионы лет, и каждый человек фактически унаследовал от предков сотни рудиментарных, в основном безвредных сегментов ядерной митохондриальной ДНК (NUMT).
Исследователи из Мичиганского университета в США обнаружили, что митохондрии «вторгаются» в ядро клеток гораздо чаще, чем было принято считать. Они также выяснили, что на здоровье человека это может сказываться негативно. Научную статью опубликовал журнал PLOS Biology.
Исследователи изучали образцы тканей из разных частей головного мозга, взятые посмертно у 1187 пожилых людей. Оказалось, что митохондриальная ДНК попадает в ядра клеток в основном в префронтальной коре, и это, скорее всего, происходит несколько раз в течение жизни человека.
«Мы обнаружили множество таких вставок в разных областях мозга, но не в клетках крови, что объясняет, почему десятки предыдущих исследований, в которых анализировалась ДНК крови, не зафиксировали это явление», — отметили ученые.
Как правило, унаследованные сегменты ядерной митохондриальной ДНК безопасны для человека. Это может объясняться тем, что они возникают на ранних стадиях развития, а потенциально вредные NUMT удаляются. Однако, если фрагмент митохондриальной ДНК попадает в ген или регуляторную область, он способен сократить продолжительность жизни человека. Те участники исследования, у которых «вставок» митохондриальной ДНК в клетках было больше, умирали раньше.
«Накопление фрагментов митохондриальной ДНК можно добавить в список механизмов нестабильности генома, которые могут способствовать старению, снижению функциональности и продолжительности жизни», — пояснили авторы публикации.
Выяснилось также, что стресс повышает вероятность попадания ДНК митохондрий в ядро. Клетки, работа которых нарушалась из-за стресса, в четыре-пять раз быстрее накапливали NUMT.
По словам ученых, эти результаты меняют представление о влиянии митохондрий на организм человека. Если раньше было известно, что они могут контролировать, какие гены включены и какие выключены, то новые данные подтверждают их способность менять последовательность человеческой ДНК.