Некоторые млекопитающие — вроде китов, слонов и голых землекопов — приобрели способность жить намного дольше других видов. Теперь ученые выяснили, какие гены для этого необходимы и как долгожительство связано с сигнальным путем mTOR.
Гренландский кит, или полярный кит (лат. Balaena mysticetus) — млекопитающее, которое живет дольше всех / © wikipedia
Старение — это сложный биологический процесс, а точнее целый ряд связанных процессов, которые постепенно, но неуклонно выводят из строя человеческое тело. Большое значение при этом имеет генетический фактор — какие мутации имеет конкретный человек и как они меняют работу его генов.
Разумеется, занятые старением ученые — геронтологи — стремятся не только понять это процесс, но и замедлить его. Среди прочего они изучают животных-долгожителей — такие виды, которые способны прожить очень долго благодаря каким-то особым адаптациям в геноме.
Среди млекопитающих — к которым относится и человек — дольше всего живут
гренландские киты (более 200 лет), африканские слоны (до 65) и, например, голый землекоп — чудо-зверь, который не чувствует боли, устойчив к раку и живет колониями под землей. Его максимальная продолжительность жизни — до 37 лет, что намного больше, чем у его родичей-грызунов.
Эти млекопитающие и другие виды-рекордсмены по длительности жизни — явно не самые близкие родственники друг другу. И тем не менее их объединяет способность к долгожительству, скорее всего приобретенная за счет каких-то общих генетических механизмов.
С этим вопросом разобрались авторы новой статьи для BMC Genomics, исследователи из Китая. Их заинтересовали те гены, которые делают зверей долгожителями, при этом они рассмотрели не полный их набор, а только те гены, что участвуют в работе так называемого пути mTOR (PI3K/AKT/mTOR).
Этот сигнальный путь имеет большое значение для работы самых разных клеток — он управляет их делением (клеточным циклом), программируемой клеточной смертью (апоптозом), обменом веществ и так далее. Он также играет ключевую роль в развитии онкологических болезней и старения — и поэтому все чаще привлекает внимание геронтологов. В работе пути PI3K/AKT/mTOR принимают участие особые ферменты, переносящие остатки фосфорной кислоты, в том числе mTOR (мишень рапамицина млекопитающих). Поэтому рапамицин, который подавляет mTOR, в эксперименте способен продлить продолжительность жизни.
Итак, авторы рассмотрели 72 гена, связанные с путем mTOR в геномах 48 видов млекопитающих. Среди них были как «рекордсмены», имеющие высокий коэффициент долгожительства (longevity quotient) вроде людей, горилл, шимпанзе и китообразных, так и обычные млекопитающие — в качестве группы контроля.
С помощью методов биоинформатики ученые выяснили, что активному отбору в ходе эволюции долго живущих зверей подверглись от 12 до 17 рассмотренных генов. Среди них семь участвуют в аутофагии (удалении поврежденных частей клеток) или развитии связанных с возрастом заболеваний, восемь генов — в возникновении рака. Это указывает на особое значение предотвращения таких заболеваний для продления жизни диких животных.
Помимо этого, статья описывает характерные общие мутации (а именно замены в последовательности генов), которые виды-долгожители приобрели независимо друг от друга. Скажем, мутация в гене MIOS у трех видов летучих мышей или замена в гене SESN2, возникшая у человека и трех его близких родственников — гориллы, шимпанзе и бонобо. Удивительно, что некоторые из связанных с медленным старением замен одинаковы у самых разных млекопитающих — от рукокрылых до морских млекопитающих и приматов.
Новое исследование важно не только для понимания эволюции млекопитающих — оно также помогает понять механизмы старения и возможные пути «притормозить» этот нежелательный процесс.
