Ученые нашли способ как замедлить процесс старения
У каждого организма есть свой ресурс, исчерпав который, он погибает. Отсюда следует, что замедлив процессы в организме, можно продлить жизнь, так как ресурс будет исчерпываться медленнее. То есть принцип предельно простой — живи медленнее, и проживешь дольше. К примеру, можно замедлить обмен веществ, ограничив потребление калорий. Теоретически это работает на уровне не только отдельной клетки, но и целого организма, будь то дрозофила, мышь или даже человек. Более того, в ходе некоторых исследований, проводившихся в течение последних десяти лет, ученые получили положительные результаты даже на практике. Однако на молекулярном уровне до последнего момента было непонятно как работает данный механизм. Кроме того непонятно было от чего вообще зависит сам ресурс. Теперь же ученым удалось прояснить ситуацию.
Какая польза от недоедания на молекулярном уровне
Сразу отметим, что недоедание имеет и обратный эффект — нехватка полезных веществ сама по себе может погубить организм. Ранее мы рассказывали, что человеку для существования необходимы определенные микро и макроэлементы. То есть у человека, умирающего от голода, метаболизм сильно замедлен. Однако это вовсе не значит, что он сможет долго прожить.
Отсюда следует, что необходим другой способ замедления метаболизма. Но, чтобы найти этот способ, нужно вначале выяснить какие именно процессы на молекулярном уровне происходят, когда в организм поступает недостаточное количество пищи. Поэтому сотрудники Кельнского университета вместе с учеными из института Макса Планка провели исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature.
При замедлении процесса считывания ДНК в клетках замедляется и процесс старения
Как выяснилось, при потреблении недостаточного количества продуктов, клетки начинают медленнее читать собственные гены. Благодаря этому клетка начинает медленнее стареть и, соответственно, дольше жить. Но как считывание генов связано со старением и недоеданием?
Как клетки считывают свои гены
Чтобы информация, которая содержится в генах, влияла на те или иные процессы в клетке, она должна быть считана из ДНК и скопирована в РНК. Для ее считывания существуют специальные ферменты, которые называются РНК-полимеразами. Они движутся по ДНК и буквально сканируют ее, копируя при этом информацию в РНК. Этот процесс называется транскрипцией.
Затем РНК после некоторых превращений направляется к рибосомам, то есть клеточным механизмам, которые синтезируют белки на основе той информации, которую содержит РНК. То есть последняя фактически служит шаблоном для белок-синтезирующих машин, а РНК-полимераза создает этот шаблон.
РНК-полимераза (фиолетовая) расплетает ДНК (двухцветная) и синтезирует новую РНК (зеленая)
РНК-полимераза может перемещаться по ДНК с разной скоростью. В своем исследователи ученые сравнили скорость ее движения в организмах разного возраста. Как выяснилось, в молодом возрасте РНК-полимераза считывает ДНК медленно, а с возрастом скорость считывания увеличивается.
Казалось бы, какая разница с какой скоростью движется РНК-полимераза по ДНК? Как мы сказали, этот фермент является по сути сканером. Если вы когда-нибудь работали с ручным оптическим сканером, которые были распространены в 90-х годах, то знаете, что им необходимо было проводить медленно, в противном случае оцифровать изображение без искажений было невозможно. Похожая ситуация и с РНК-полимеразой — при ускорении движения она начинает считывать информацию с ошибками.
Ошибки в РНК приводят к тому, что рибосомы начинают создавать белки с «искажениями», так как воспроизводят их на основе некачественных шаблонов. Как известно, белки выполняют в клетке главную работу. Когда они получаются с ошибками, начинают выполнять свои задачи некачественно или вообще перестают работать. Постепенно ошибки накапливаются, в результате чего клетка не может больше поддерживать свою жизнедеятельность, в результате чего погибает. Собственно говоря, этим и определяется тот самый ресурс (по крайней мере, отчасти), о котором мы говорили в самом начале.
Гистоны замедляют процесс считывания ДНК
Как недоедание замедляет старение
Когда «сканер», то есть РНК-полимераза, движется по ДНК, сталкивается с гистонами. Они представляют собой определенные белки, одной из функций которых является упаковывание ДНК в ядре клетки, благодаря чему она становится более компактной. Но вместе с тем от гистонов зависит скорость перемещения РНК-полимеразы.
Если, к примеру, гистонов на ДНК будет слишком много, РНК-полимераза вообще не сможет перемещаться. Если же гистонов будет слишком мало, то РНК-полимераза будет перемещаться слишком быстро и не сможет без ошибок прочитать информацию. Как показало исследование, с возрастом гистонов становится меньше, что и приводит к ускорению чтения генов и, как следствие, накоплению ошибок.
В ходе эксперимента исследователи ограничивали мышей в питании, что привело к замедлению РНК-полимеразы. Дело в том, что гистоны являются элементом эпигенетической регуляции активности генов. Подробнее об эпигенетической регуляции генов мы рассказывали в статье, посвященной влиянию экономических кризисов на возраст.
Ученым удалось продлить жизнь дрозофил на 10-20%
В результате химических модификаций на гистонах, вызванных изменениями в обмене веществ, они начинают крепче и гуще садиться на определенные участки ДНК или, наоборот, освобождать ДНК от своего присутствия, и тем самым ускорять движение РНК-полимеразы.
Отсюда следует, что скорость РНК-полимеразы можно снизить, если увеличить количество гистонов в клетках. Ученым получилось это сделать у дрозофил, в результате чего их продолжительность жизни возросла на 10-20%. Кроме того, теоретически можно замедлить РНК-полимеразу саму по себе при помощи редактирования ее генов. В целом схема выглядит правдоподобной, но нуждается в дополнительных исследованиях и изучении.
Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.
Напоследок напомним, что процесс старения связан со множеством различных механизмов в организме, а не каким-либо одним, таким как скорость считывания генов. К примеру, недавно ученым удалось выяснили почему холод продлевает жизнь. Как выяснилось, низкая температура запускает в клетках процесс их очистки от мусора, то также продлевает их жизнь.
