Scienty

Фото: img.freepik.com

Изучение клеток гренландских китов выявило, что в их составе концентрация белка CIRBP, ответственного за восстановление ДНК и активирующегося при низких температурах, в сотни раз выше, чем обычно. Предполагается, что этот белок оберегает клетки от мутаций, которые могут спровоцировать развитие рака и других болезней, связанных с возрастом, и, вероятно, является одним из факторов, определяющих их выдающуюся продолжительность жизни. Предварительные эксперименты на клетках показали, что CIRBP способствует восстановлению ДНК в человеческих клетках, что может привести к разработке новых методов поддержания здоровья в процессе старения.

Широко распространена теоретическая концепция, известная как «многоступенчатая модель рака», которая предполагает, что здоровые клетки не становятся раковыми одномоментно. Вместо этого, этот переход осуществляется поэтапно, посредством накопления различных генетических повреждений, называемых «онкогенными изменениями», в генах, ответственных за регуляцию клеточного роста и деления. Формирование большинства видов рака у людей обычно связано с накоплением пяти-семи таких мутаций.

На основании данной модели можно предположить, что крупные животные с продолжительным жизненным циклом должны иметь более высокий риск развития раковых заболеваний, 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, получившее название «парадокс Пето».

Гренландский кит: парадокс долголетия

Гренландский кит (Balaena mysticetus) служит наглядным примером этого противоречия. Его вес может превышать 80 000 килограммов, а согласно рассказам инуитов-инупиатов с Аляски, которые придерживаются многовековой традиции промысловой охоты на гренландского кита, продолжительность его жизни в среднем вдвое больше, чем у человека. Более поздние исследования, проведенные на основе анализа овариальных тел и датирования уса, показали, что он способен жить более 200 лет – это абсолютный рекорд среди млекопитающих – при этом он демонстрирует исключительную устойчивость к возрастным болезням.

Данный парадокс указывает на то, что крупные млекопитающие в ходе эволюции приобрели способы избежания или исправления онкогенных мутаций. Эти процессы на протяжении многих лет привлекают внимание биологов, стремящихся найти пути, которые могут поддерживать здоровое старение у людей. Свежие исследования показали, что некоторые виды, например голый землекоп, обладают более выраженными способностями к восстановлению 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. « Гренландский кит известен своим необычайно долгим сроком жизни, однако причина этого долголетия долгое время оставалась неизвестной », — поясняет Чжиюн Мао, молекулярный биолог из Шанхайского университета Тунцзи в Китае, который не принимал участия в данном исследовании, как сообщает Nature. « Это указывает на то, что направленное воздействие на процессы восстановления ДНК с целью повышения стабильности генома является весьма действенным подходом к достижению значительного увеличения продолжительности жизни », — добавляет он.

Концентрации восстанавливающего ДНК белка в 100 раз выше

Ученые из Рочестера исследовали роль белка CIRBP, изучая клетки гренландского кита. Этот белок, распространенный среди большинства млекопитающих, включая человека, играет важную роль в репарации двунитевых разрывов ДНК – повреждений, способных приводить к болезням и уменьшению продолжительности жизни.

Сбор образцов оказался непростой задачей, поскольку гренландский кит занесен в Красную книгу и обитает в отдаленных районах. Чтобы осуществить свои исследования, ученые взаимодействовали с общинами инуитов-инупиатов, которые предоставили несколько образцов тканей, полученных ими в процессе охоты. Данный вид китов коренные народы имеют право использовать в охоте в соответствии с традиционными обычаями, и они никогда не добывают больше, чем требуется для обеспечения себя пищей.

Специалисты прибыли на место для сбора образцов. « В эту местность не осуществляют доставку, так как отсутствует дорожная инфраструктура », — отмечает Вера Горбунова, соавтор исследования и биолог, изучающая процессы старения в Рочестерском университете, как сообщается в журнале Nature. После этого клетки были изучены и культивировались в лабораторных условиях.

В силу продолжительности существования этого вида, ученые ожидали, что его клетки будут характеризоваться меньшим количеством онкогенных мутаций. Однако, как ни странно, результаты исследований, детально описанные в статье, вышедшей на этой неделе в журнале — продемонстрировали, что для трансформации клеток кита в раковые требуется меньшее количество мутаций, чем в случае с человеческими клетками.

Тем не менее, вероятность их возникновения ниже, что связано с улучшенной способностью к восстановлению повреждений в ДНК. « Анализ показал, что клетки кита в начале развития обладают пониженной предрасположенностью к накоплению онкогенных мутаций », — отметил Горбунов в пресс-релизе Рочестерского университета.

Анализ генома указывает на то, что способность к восстановлению ДНК может быть обусловлена белком CIRBP. Помимо других белков, участвующих в репарации, которые также экспрессируются в клетках китов на высоком уровне по сравнению с человеческими, CIRBP проявляет особую активность, поскольку её экспрессия в клетках китов превышает 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.

Также было установлено, что клетки кита синтезировали большее количество CIRBP при воздействии низких температур. В настоящее время исследуются способы стимулирования производства данного белка у людей, но « что мы еще не знаем, так это уровень воздействия холода, необходимый для запуска этой реакции у людей », — отмечается в пресс-релизе Андрея Селуянова, профессора биологии и медицины Рочестерского университета и одного из авторов исследования. В дальнейшем планируется продолжить тестирование белка, чтобы выяснить, возможно ли стимулировать схожий механизм долголетия и у людей.