Он должен был прожить два года, но сумел дожить до 40: секрет кроется в его ДНК.

МАДРИД. В природе существует железный закон: чем больше размер вида, тем дольше живут его представители. Поэтому киты превосходят слонов по продолжительности жизни, а слоны — львов. Очень немногие животные не подчиняются этому закону. Люди обходят его благодаря культуре. Но есть одно маленькое животное, которое смеется над этим законом. По своим размерам голый хомячок (Heterocephalus glaber) не должен жить более двух лет, но обычно доживает до 40. Кроме того, он стареет здоровым образом, без возрастных заболеваний, таких как рак, нейродегенеративные заболевания или артроз. Теперь исследование, опубликованное в журнале Science, указывает на четыре мутации, которые делают его ДНК-репарацию идеальной машиной. Группа китайских ученых, используя передовые методы генной терапии, исследовала старение на клеточном уровне голышов, чтобы попытаться объяснить их чрезвычайную долговечность. Этот грызун, живущий колониями по два-три десятка особей, скученными в регионах, окружающих Африканский Рог, уже десятилетиями увлекает ученых. На этот раз исследователи сосредоточили свое внимание на механизме репарации ДНК. Одним из самых серьезных повреждений, которые может понести ДНК, являются так называемые разрывы двойной цепи (двойной спирали). В таких случаях обе нити теряют генетический материал. Это естественный процесс, являющийся результатом цикла репликации и деления клеток. Чтобы восстановить эти повреждения, клетки прибегают к гомологичной рекомбинации, при которой идентичные или очень похожие молекулы ДНК обмениваются генетическими фрагментами. В этом процессе ключевую роль играет активация фермента под названием cGAS. «cGAS крыс работает противоположно cGAS человека и мышей в регуляции репарации посредством гомологичной рекомбинации», — говорит Ю Чен, исследователь из Университета Тунцзи в Шанхае (Китай) и первый автор исследования, в электронном письме. «Клетки крысы-пищухи имеют более медленные темпы роста. Поэтому повреждения ДНК могут дольше оставаться в этих клетках без репарации, что в конечном итоге приводит к стерильному воспалению и началу старения», — напоминает Чен. Но ферменты этих грызунов остаются активными дольше, что позволяет им привлекать больше элементов, которые, как механики в мастерской, продлевают стабильность генома в ядре каждой клетки. Исследователи обнаружили, что эти ферменты отличаются от своих человеческих или лабораторных мышиных аналогов четырьмя мутациями в соответствующих аминокислотах. Они обнаружили, что они способствуют «рекрутированию факторов репарации ДНК в поврежденных участках и повышению эффективности репарации, что в конечном итоге помогает улучшить старение клеток и тканей и продлить срок службы», — объясняет Чен. Чтобы подтвердить роль этих четырех мутаций, они генетически модифицировали экземпляры плодовой мухи (Drosophila melanogaster), наиболее изученного в лабораториях насекомого, о котором известно почти все. Некоторые мухи были модифицированы для экспрессии человеческого фермента cGAS, в то время как другие имели тот же фермент, но с четырьмя мутациями, которые были идентифицированы у мышей. Они почти создали супермух: те, которые имели материал грызунов, улучшили свою пищеварительную систему, продемонстрировали большую подвижность даже в пожилом возрасте, а также проявили повышенную устойчивость к инфекциям, а самки сохранили способность откладывать яйца с возрастом. Более того: в то время как мухи с человеческим генетическим материалом жили столько же, сколько и немодифицированные (около 70 дней), те, которые несли генетику крыс, жили на несколько недель дольше. Они проделали нечто подобное с лабораторными мышами, модифицированными для экспрессии ферментов обычных крыс или с изменениями в четырех аминокислотах, которые они идентифицировали. Через два месяца они заметили, что мыши с cGAS гольца демонстрировали меньше признаков общего старения и, в частности, клеточного старения. Когда исследователи стали искать других грызунов, обладающих этими ферментами с обратным механизмом действия, они обнаружили, что только два других вида имеют такие изменения аминокислот в своем клеточном механизме: серая белка и слепая землеройка. «Серая белка и слепая землеройка имеют продолжительность жизни более 20 лет», — заключает Чен. В комментарии, также опубликованном в Science, ученые из Университета Рочестера (США), изучающие старение, отмечают открытие дифференциальной роли ферментов cGAS благодаря всего четырем изменениям, которые «в конечном итоге приводят к более высоким темпам репарации ДНК». Одной из авторов этой статьи является Вера Горбунова, которая на протяжении многих лет изучает сусликов как модель для анализа причин старения. В электронном письме она пишет: «Урок, который мы извлекаем, заключается в том, что, изменяя cGAS или его нисходящий путь, мы можем улучшить стабильность генома, уменьшить воспаление и способствовать долголетию и здоровью». Манель Эстеллер — еще один крупный эксперт в области изучения старения, в его случае в Институте исследований лейкемии имени Хосепа Каррераса. Ратопин также интересует их своей исключительной устойчивостью к раку. «Эта иная конечная форма гена cGAS вызывает быстрое восстановление ошибок и повреждений генетического материала, что замедляет старение клеток и увеличивает их долговечность», — отмечает Эстеллер.