1
БИОЛОГИЯ ВИДЕО ФОТО

Длина теломер плохо предсказала продолжительность жизни позвоночных — Новости науки

  10.07.2019 — 10:55 | Биология

Длинные теломеры — концевые участки ДНК — считаются залогом долгой жизни человека. Но не у всех животных это так: теломеры мышей в 3-5 раз длиннее человеческих, однако прожить дольше 2-3 лет им удается нечасто. Ученые из Мадрида и Барселоны измерили теломеры в клетках крови разных обитателей мадридского зоопарка и окончательно подтвердили, что их абсолютная длина очень плохо коррелирует с продолжительностью жизни. Судя по всему, долголетие определяет не изначальная длина теломер, а скорость их укорочения.

Теломерная теория старения — один из самых простых способов объяснить, что происходит с организмом с течением времени. На концах каждой хромосомы есть «бессмысленные» участки, повторы теломерной ДНК, которые становятся короче с каждым делением клетки. Соответственно, чем дольше организм живет, тем больше его клеткам приходится размножаться и тем короче становится их теломерная «линия жизни». Когда концевые «заглушки» на хромосомах достигают критической длины, размножаться становится опасно — при следующих делениях концы продолжат укорачиваться, но пострадают уже не «бессмысленные» теломеры, а «осмысленные» гены. Поэтому короткие теломеры становятся мишенью для системы репарации (ремонта) ДНК, а она, в свою очередь, тормозит деление клетки. Наступает репликативное старение: клетка переходит в разряд «старых» и постепенно перестает выполнять большинство своих функций в ткани.

Поэтому длину теломер нередко используют для того, чтобы предсказать продолжительность жизни, и у людей она иногда действительно позволяет это сделать. Но если мы сравниваем между собой разные виды животных, то теломеры уже не дают нам ничего прогнозировать. В своей статье в Proceedings of National Academy of Sciences испанские ученые приводят результаты измерений теломер у разных видов позвоночных животных из мадридского зоопарка: дельфина, козы, оленя, фламинго, грифа, чайки, слона, а также лабораторной мыши (она была не из зоопарка).

Разброс в длине оказался значительным: от 10,4 кб (то есть тысяч пар нуклеотидов) у козы до 90,7 кб у дельфина-афалины. Но исследователи не смогли уложить эти цифры в модель, которая связала бы длину теломер с продолжительностью жизни: коза в среднем живет столько же лет, сколько и дельфин, а человек с его 15 кб в среднем живет в 40 раз дольше мыши с 50 кб.

Вероятно, отсутствие непосредственной связи вызвано тем, что длина теломер изменяется по сложным законам и под действием множества факторов. С одной стороны, теломерная ДНК страдает от окислительного стресса, что может вызвать дополнительную потерю ее участков. С другой стороны, во многих клетках организма — как правило, в стволовых и делящихся — работает фермент теломераза, надстраивающий исчезающие концы. Поэтому итоговая длина теломер зависит от соотношения этих двух факторов: потери участков и достраивания.

Исследователи проследили также, как длина теломер изменяется со временем. Для этого они измеряли ее у животных разного возраста. Оказалось, что скорость потери теломер не связана с абсолютной длиной: здесь рекордсменами оказались мышь (7000 кб в год) и человек (авторы приводят цифру 71 кб/год, в других работах можно встретить цифры 20-45 кб/год). И это значение удалось использовать как хороший предсказатель для продолжительности жизни.

Интересно, что скорость укорочения ДНК, которую приводят испанские ученые, не приводит к полной потере теломер. Если бы смерть наступала в тот момент, когда клетки окончательно теряют способность делиться, люди, по подсчетам авторов статьи, жили бы до 211 лет, а слоны — до 333. Тем не менее в среднем изученные виды доживают до потери 25% длины, а максимальная продолжительность жизни соответствует укорочению теломер примерно вдвое.

В то же время клетки перестают делиться, когда длина теломер  составляет около 2 кб (по крайней мере, у человека), то есть 13% исходной длины. В своей работе ученые не обсуждают это противоречие, но можно предложить для него несколько объяснений. Вероятно, скорость укорочения теломер не постоянна в течение жизни и с возрастом становится выше (известно, например, что у человека она может изменяться). Кроме того, можно представить себе, что короткие теломеры «перетягивают» на себя внимание системы репарации и более серьезные повреждения ДНК остаются без ремонта, что вызывает преждевременное старение клеток и гибель организма.

Источник: chrdk.ru