Ученые нашли способ продлить жизнь до 100 и более лет
28.11.2024 07:00
Они обнаружили, что фрагмент митохондриальной ДНК оказывает прямое влияние на развитие "старческих" заболеваний мышечной и нервной тканей. Эти результаты могут иметь важное значение для будущего, так как могут помочь в выборе "третьего родителя" для обеспечения будущему поколению долгой и здоровой жизни. Информация о результатах исследования опубликована на платформе bioRxiv.
В митохондриях, которые обеспечивают клетки энергией, у млекопитающих присутствует небольшой фрагмент ДНК, отличный от основного генетического материала в ядре. Этот фрагмент, известный как митохондриальная ДНК (мтДНК), является одним из видов молекул ДНК, имеющихся в организме человека. Специалисты из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) объяснили, что структура мтДНК более похожа на генетический материал бактерий и образует кольцевую структуру. Это связано с гипотезой о древнем симбиозе прокариотического организма и эукариотической клетки животного, которая считается основной причиной появления мтДНК в организме человека.Митохондрии играют важную роль в обеспечении клеток энергией, и наличие отдельной ДНК в них может быть ключом к пониманию эволюции и функций млекопитающих. Разнообразие видов молекул ДНК в организме открывает новые перспективы для изучения генетических механизмов и влияния симбиоза на эволюцию живых организмов.Митохондриальная ДНК, передаваемая только материнской линией, обладает особенной структурой, которая отличается от ядерной геномной последовательности. Эта молекула содержит всего несколько десятков генов, что значительно уменьшает химическое разнообразие по сравнению с ядерной ДНК. Специалисты представляют классификацию групп по составу митохондриальной ДНК в виде древа, где современные группы людей являются ветвями, а "митохондриальная Ева" – корнем.Интересно, что история человечества может быть прослежена через анализ митохондриальной ДНК, так как она передается без изменений от матери к потомкам. Это позволяет установить связи между различными группами людей и определить общего предка – "митохондриальную Еву".Таким образом, митохондриальная ДНК играет важную роль не только в биологии, но и в исследованиях по происхождению и миграциям человечества.Исследование, проведенное старшим научным сотрудником Центра геномных исследований БФУ Константином Попадьиным, выявило, что в процессе копирования ДНК возникают "скользкие места", где машина, ответственная за этот процесс, может "спотыкаться" и "перескакивать" на другой фрагмент. Это приводит к потере части информации и образованию коротких и "сломанных" молекул.Оказывается, "неправильные" молекулы митохондриальной ДНК обнаруживаются в организмах людей независимо от пола, образа жизни и возраста. Эти ошибки накапливаются преимущественно в тканях, которые не подвергаются постоянному клеточному обновлению, таких как мышцы и нейроны. Таким образом, процессы копирования ДНК и образования "неправильных" молекул могут оказывать влияние на состояние клеток и организма в целом.Подробное исследование митохондриальной ДНК позволило ученым выявить, что когда в клетке накапливается "критическая масса" молекул мтДНК без фрагмента генетического материала, это может привести к гибели хозяйской клетки и развитию различных заболеваний опорно-двигательного аппарата и нервной системы, существенно ухудшающих качество жизни человека. Однако интересно, что некоторые люди способны доживать до 100–120 лет, сохраняя при этом как ментальное, так и физическое здоровье.Исследование, проведенное коллективом ученых из различных стран, включая Россию, Австрию, Германию, Швейцарию, Японию и США, показало, что митохондриальная ДНК долгожителей имеет особенности, отличающиеся от мтДНК обычных людей. Эти отличия могут быть ключом к пониманию процессов старения и развития болезней, связанных с митохондриями.Таким образом, изучение митохондриальной ДНК и ее влияния на процессы старения и заболевания может пролить свет на механизмы, позволяющие некоторым людям сохранять здоровье и активность на протяжении долгих лет.Митохондрии содержат уникальную молекулу мтДНК, которая играет важную роль в процессе копирования генетической информации. Эта молекула имеет особенность изменения химического состава в определенном участке, что повышает точность копирования. Интересно, что даже небольшое изменение в последовательности нуклеотидов может значительно влиять на стабильность процесса.Исследования показывают, что даже замена одной "буквы" в повторе из 13 нуклеотидов может существенно снизить вероятность ошибок в копировании мтДНК. Это важно, поскольку такие ошибки могут привести к генетическим изменениям, включая делеции - потерю части хромосомы. Наличие точных копий генетической информации в митохондриях считается одним из факторов, способствующих долголетию организма.Специалисты предполагают, что отсутствие длинных повторов в мтДНК может быть одной из причин, обуславливающих долговечность некоторых линий развития митохондриального древа. Это связано с тем, что стабильность процесса копирования генетической информации важна для сохранения целостности хромосом и предотвращения возможных мутаций.Исследование генетического материала в митохондриях ветви D4A, проживающей в Японии и Китае, выявило уникальные особенности в их варианте "скользкого" места. Один из двух повторов в мтДНК содержит замену нуклеотида, что делает их неидеально похожими друг на друга, что, как оказалось, препятствует проскальзыванию, сообщил ученый.Это открытие можно сравнить с феноменом скороговорки. Попробуйте без ошибок произнести фразу "шла Саша по шоссе и сосала сушку", а теперь замените "шоссе" на "дорогу" и почувствуйте, как вероятность запинки снижается.Интересно, что такие генетические изменения могут оказывать влияние на различные аспекты жизни организма, исследование которых может пролить свет на механизмы эволюции и адаптации в разных популяциях.Изучение митохондриальной ДНК у долгожителей позволяет утверждать, что гены "дорога" и "Александра" присутствуют в их генетическом материале, а не "шоссе" и "Саша", что способствует укреплению структуры ДНК и благоприятному процессу старения. Это подтверждено словами Попадьина.Одним из практических применений этих данных является область митохондриальной медицины, которая начала развиваться примерно двадцать лет назад. Благодаря более здоровой митохондриальной ДНК, возможно переносить ее в ткани или даже в яйцеклетку с менее здоровой мтДНК. Митохондриальные варианты долгожителей могут рассматриваться как универсальные доноры, лишенные патологических мутаций, способствуя более продолжительной жизни и снижению риска возникновения "поломок" в нервной и мышечной системах организма.БФУ, участвующий в программе "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты", оказал поддержку в выполнении данной работы.
Этот проект, ставящий своей целью развитие науки и образования, является одним из ключевых направлений стратегии "Приоритет-2030".
Результаты исследования, проведенного при участии БФУ в рамках программы, могут иметь значительное влияние на развитие научных знаний и инноваций в стране.
Источник и фото - ria.ru
