16.05.2021      70      0
 

У червей и млекопитающих нашли два гена-противника здорового старения

Китайские ученые нашли у круглых червей два гена, которые включаются в старости и тормозят их…


Китайские ученые нашли у круглых червей два гена, которые включаются в старости и тормозят их когнитивные функции. Родственники этих генов обнаружились и у млекопитающих. Оказалось, что блокировка этих генов несколько продлевает жизнь мышам, но что более важно — замедляет их когнитивное старение. Работа опубликована в журнале Nature.

Перед современной наукой о старении стоят две задачи: придумать, как увеличить продолжительность жизни, и сделать эту продленную жизнь здоровой. Вторая далеко не всегда следует за первой: даже среди сверхдолгожителей не так много здоровых людей. Поэтому многие исследователи старения фокусируются на отдельных возрастных изменениях в организме и пытаются найти способ прицельно на них повлиять.

Цзе Юань (Jie Yuan) из Университета китайской Академии Наук вместе с коллегами работали на нематодах C. elegans. В качестве мишени в борьбе со старением они использовали белок BAS-1, который у круглых червей участвует в синтезе серотонина и дофамина. С возрастом его концентрация в тканях падает, а вслед за ней снижается и количество нейромедиаторов. Это приводит к тому, что у старых нематод ухудшаются как моторные функции (например, активность заглатывания пищи), так и поведенческие навыки (например, поиск партнера или реакция на еду). В этом смысле старение червей напоминает старение людей: при возрастной нейродегенерации у человека тоже может снижаться концентрация нейромедиаторов в головном мозге, например, дофамина — при болезни Паркинсона.

Ученые вывели линию нематод, у которых BAS-1 экспрессировался вместе с зеленым флуоресцентным белком. Таким образом, по интенсивности свечения можно было делать вывод о том, падает его концентрация с возрастом или нет. Чтобы найти гены, которые отвечают за падение концентрации, исследователи воспользовались РНК-интерференцией. Это метод, в ходе которого в организм вводится РНК, комплементарная РНК исследуемого гена, затем они образуют дуплекс, а внутриклеточные механизмы интерференции его разрушают, останавливая работу гена. Исследователи проверили 80 процентов всех генов нематоды: они вывели множество линий бактерий, каждая из которых производила РНК для интерференции с одним из генов нематоды. Затем червей кормили этими бактериями и сравнивали интенсивность флуоресценции BAS-1 в старости.

На начальном этапе в эксперименте участвовали 16250 линий бактерий — то есть ученые проверили 16250 генов. После трех раундов отбора остались 59 генов, блокировка которых лучше всего позволяла поддерживать концентрацию BAS-1. Исследователи построили гипотетическую сеть их взаимодействия и выделили несколько центральных генов. Для них ученым удалось найти ортологи (то есть гены с общими происхождением и функцией) в человеческом геноме.

В итоге наиболее влиятельными и связанными со старением не только у нематоды, но и у человека оказались два гена. Один из них, set-6, кодирует метилтрансферазу — белок, который навешивает эпигенетическую (метильную) метку на гистоновые белки, на которые накручена ДНК в ядре. Это необходимо, чтобы определенные участки нитей ДНК сворачивались или разворачивались, «закрывая» или «открывая» записанную в них информацию. Второй важный ген — baz-2 — кодирует белок, который распознает эти эпигенетические метки. Оба этих белка авторы работы обнаружили в ядрах нервных клеток по всему телу нематоды, а их концентрация с возрастом выросла в 1,5-2 раза.

Ученые заблокировали работу этих двух генов у червей и обнаружили, что, как вместе, так и поодиночке, их блокировка увеличивает концентрацию BAS-1, серотонина и дофамина в тканях нематод — правда, только в пожилом возрасте, а не в молодом. Вместе с тем у червей-мутантов частично восстановились и функции нервной системы — например, они примерно на треть чаще совершали глотательные движения, чем обычные старые нематоды. Кроме того, у мутантов по сравнению с контрольной группой несильно, но существенно (p < 0,001) выросла продолжительность жизни.

Поскольку мутации в baz-2, set-6 и обоих генах сразу оказывали одинаковый эффект, исследователи предположили, что оба кодируемых ими белка были частью одного механизма старения. Вслед за этим они выяснили, что оба белка связываются с регуляторными областями одних и тех же генов — и обнаружили 2383 таких гена в клетках нематоды. Среди этих генов оказалось особенно много тех, что связаны с митохондриями, рибосомами и синтезом белка. Это согласуется с данными предыдущих исследований, в которых было неоднократно показано, что активное производство белка ускоряет старение клеток — вероятно, baz-2 и set-6 могут запускать этот процесс и в нейронах нематод.

Затем ученые переключились на млекопитающих и обнаружили, в мозге мышей с возрастом также растет концентрация белков-гомологов BAZ-2 и SET-6 (у мышей это BAZ2B и EHMT1). Функции их, судя по всему, у млекопитающих тоже примерно такие же, как и у нематод — они тоже связываются с регуляторными областями генов и тоже подавляют производство митохондриальных белков. С нарушением работы митохондрий сегодня связывают многие нейродегенеративные заболевания, поэтому исследователи проверили, что происходит с когнитивными функциями у мышей, мутантных по этим двум генам. Оказалось, что мыши с выключенным Baz2b живут на несколько десятков дней дольше, чем обычные животные, и лучше обучаются и ориентируются в пространстве (p=0,012).

Это исследование — наглядный пример того, как работа с модельными организмами, далекими от человека, может принести практические результаты. Нематоды позволяют быстро проверить тысячи генов и выделить из них ключевые, а подтверждать их конкретные функции в ходе старения можно уже на мышах. На следующем этапе работы ученым предстоит проверить, что происходит у человека с ортологами этих генов, и можно ли как-то использовать их блокировку для того, чтобы сделать старение более здоровым.

Мы уже рассказывали о том, как синергизм нескольких мутаций позволяет нематодам жить в пять раз дольше обычного, и о том, как можно спасти мышей от нескольких болезней сразу, введя им всего два гена. А о трудностях, которые испытывает современная наука в попытках найти определение старению, читайте в нашем тексте «Дело не в морщинах».

Полина Лосева

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:

Читайте также:
Изысканный кассероль с полентой и митболами – оригинальный рецепт запеканки от Григория Германа

Банош в Закарпатье, полента в Италии, мамалыга в Румынии, гоми в Грузии, томалито в Мексике – кукурузная крупа стала основой для кулинарных хитов по всему миру.
Подробнее »»

Источник


Об авторе: admin

Ваш комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

В США младенец погиб от коронавируса

В США младенец погиб от коронавируса

В американском городе Чикаго, штат Иллинойс, была зарегистрирована первая смерть от коронавируса у...

Как грамотно исключить углеводы из рациона

Как грамотно исключить углеводы из рациона

На самом деле, похудеть можно без отказа от углеводной пищи. Углеводы — ключевые источники энергии для...

Как поститься правильно и с пользой для организма, рассказал диетолог

Как поститься правильно и с пользой для организма, рассказал диетолог

К началу Великого Поста в эфире шоу «Сніданок з 1+1» стартовал спецпроект с...