Митохондрии, присутствующие в клетках человеческого организма, служат своеобразными «энергетическими станциями». Обладая собственным генетическим материалом – ДНК – они отличаются от других клеточных органелл, поскольку являются потомками древних бактерий. Исследователи из Соединенных Штатов выяснили, что митохондрии способны интегрировать свою ДНК в хромосомы клеток, тем самым изменяя геном человека и уменьшая продолжительность его жизни.
В каждой клетке человеческого организма присутствуют митохондрии, которые выполняют функцию производства энергии, необходимой для поддержания жизни. Уникальной особенностью этих органелл является наличие собственной ДНК, являющейся наследием древних бактерий. Они проникли внутрь наших одноклеточных предков более полутора миллиардов лет назад и стали предшественниками современных органелл.
За последние десятилетия было установлено, что ДНК митохондрий периодически может покидать эти органеллы и проникать в ядро клетки, попадая в хромосомы человека. Эти фрагменты «встраивались» на протяжении миллионов лет, и каждый индивидуум, по сути, получил от своих предков сотни рудиментарных, преимущественно состоящих из безвредных фрагментов ядерной митохондриальной ДНК (NUMT).
Ученые из Мичиганского университета, расположенного в США, установили, что митохондрии проникают в ядро клеток гораздо чаще, чем предполагалось ранее. Кроме того, они определили, что этот процесс может оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье людей. Научная статья опубликовал журнал PLOS Biology.
Ученые провели исследование образцов тканей, полученных после смерти у 1187 пожилых людей, и обнаружили, что митохондриальная ДНК проникает в ядра клеток, преимущественно в префронтальной коре головного мозга. Вероятно, этот процесс происходит неоднократно в течение жизни.
«Ученые сообщили, что им удалось выявить большое количество подобных структур в различных участках мозга, но не в клетках крови. Именно поэтому предыдущие десятки исследований, проводившихся для анализа ДНК крови, не смогли зафиксировать данную особенность.
Обычно унаследованные фрагменты ядерной митохондриальной ДНК не представляют опасности для человека. Это связано с тем, что они формируются на начальных этапах развития, и потенциально вредоносные NUMT устраняются. Тем не менее, если фрагмент митохондриальной ДНК внедряется в ген или регуляторный участок, это может привести к сокращению продолжительности жизни. У людей, у которых наблюдалось большее количество вставок митохондриальной ДНК в клетках, фиксировалась более ранняя смертность.
«Авторы исследования отметили, что накопление фрагментов митохондриальной ДНК можно отнести к механизмам нестабильности генома, которые способны влиять на процессы старения, функциональность и продолжительность жизни.
Установлено, что стрессовые факторы увеличивают вероятность проникновения митохондриальной ДНК в ядро клетки. Клетки, функционирование которых было нарушено под воздействием стресса, в четыре-пять раз быстрее накапливали NUMT.
Ученые утверждают, что полученные результаты существенно корректируют понимание роли митохондрий в функционировании человеческого организма. Если ранее считалось, что они способны регулировать активность генов, то последние исследования демонстрируют их возможность изменять структуру человеческой ДНК.