Естественный отбор породил млекопитающих, которые стареют совершенно по-разному. Возьмем, к примеру, голых землекопов и мышей; первые могут жить до 41 года, что почти в десять раз больше, чем у грызунов аналогичного размера, таких как мыши.

Чем объясняется более долгий срок службы? Согласно новому исследованию биологов из Университета Рочестера, ключевой элемент головоломки заключается в механизмах, регулирующих экспрессию генов.

В статье, опубликованной в Cell Metabolism , исследователи, в том числе Вера Горбунова, профессор биологии и медицины Дорис Джонс Черри; Андрей Селуанов, профессор биологии и медицины; и Цзиньлонг Лу, научный сотрудник лаборатории Горбуновой и первый автор статьи, исследовали гены, связанные с продолжительностью жизни. Их исследование выявило специфические характеристики этих генов и показало, что две регуляторные системы, контролирующие экспрессию генов, — циркадные и плюрипотентные сети — имеют решающее значение для долголетия. Полученные результаты имеют значение как для понимания того, как развивается долголетие, так и для определения новых целей для борьбы со старением и возрастными заболеваниями.

Сравнение генов долголетия

Исследователи сравнили паттерны экспрессии генов у 26 видов млекопитающих с различной максимальной продолжительностью жизни от двух лет (землеройки) до 41 года ( голые землекопы ). Они определили тысячи генов, связанных с максимальной продолжительностью жизни вида, которые положительно или отрицательно коррелировали с долголетием.

Они обнаружили, что у долгоживущих видов, как правило, низкая экспрессия генов, участвующих в энергетическом обмене и воспалении; и высокая экспрессия генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации клеточного скелета (или микротрубочек). Предыдущие исследования Горбуновой и Селуанова показали, что такие особенности, как более эффективная репарация ДНК и более слабая воспалительная реакция, характерны для млекопитающих с большой продолжительностью жизни.

Противоположное было верно для короткоживущих видов, которые, как правило, имели высокую экспрессию генов, участвующих в энергетическом метаболизме и воспалении, и низкую экспрессию генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и организации микротрубочек.

Два столпа долголетия

Когда исследователи проанализировали механизмы, регулирующие экспрессию этих генов, они обнаружили, что действуют две основные системы. Гены отрицательной продолжительности жизни, участвующие в энергетическом метаболизме и воспалении, контролируются циркадными сетями. То есть их экспрессия ограничена определенным временем суток, что может помочь ограничить общую экспрессию генов у долгоживущих видов.

Это означает, что мы можем хоть как-то контролировать гены отрицательной продолжительности жизни.

«Чтобы жить дольше, мы должны поддерживать здоровый режим сна и избегать воздействия света в ночное время, так как это может увеличить экспрессию генов, отрицательно влияющих на продолжительность жизни», — говорит Горбунова.

С другой стороны, положительные гены продолжительности жизни — участвующие в репарации ДНК, транспорте РНК и микротрубочках — контролируются так называемой сетью плюрипотентности. Сеть плюрипотентности участвует в перепрограммировании соматических клеток — любых клеток, не являющихся репродуктивными, — в эмбриональные клетки, способные легче омолаживаться и регенерировать, путем переупаковки ДНК, которая дезорганизуется с возрастом.

«Мы обнаружили, что эволюция активировала сеть плюрипотентности для увеличения продолжительности жизни», — говорит Горбунова.

Таким образом, сеть плюрипотентности и ее связь с положительными генами продолжительности жизни являются «важным открытием для понимания того, как развивается долголетие», — говорит Селуанов. «Кроме того, это может проложить путь для новых вмешательств против старения, которые активируют ключевые положительные гены продолжительности жизни. Мы ожидаем, что успешные вмешательства против старения будут включать увеличение экспрессии положительных генов продолжительности жизни и снижение экспрессии отрицательных генов продолжительности жизни».