Голые землекопы — подземные грызуны, похожие на «сосиску с зубами», — обладают рекордной для грызунов продолжительностью жизни и устойчивостью к раку, болезням мозга, спинного мозга и артриту. Китайские исследователи сосредоточились на механизме восстановления ДНК — естественном процессе, при котором поврежденные участки генетического кода восстанавливаются по неповрежденному шаблону. Главную роль в этом играет белок c-GAS, который вырабатывается клеткой при обнаружении повреждений. Работа опубликована в журнале Science.
Голые землекопы перевернули механизм старения: белок-убийца стал защитником ДНК
Ученые из Университета Тунцзи в Шанхае раскрыли генетический секрет долголетия голых землекопов — странных лысых грызунов, живущих до 40 лет. Исследование показало, что эти животные эволюционно перепрограммировали белок c-GAS, который у человека мешает восстановлению ДНК и провоцирует рак. Голый землекопы превратили этот белок-убийцу в инструмент защиты ДНК.
Голые землекопы живут до 40 лет, в то время как мыши — около трех лет. Getty Images
Каждая клетка нашего организма ежедневно получает тысячи повреждений ДНК — от ультрафиолета, токсинов, ошибок копирования при делении. Системы репарации работают непрерывно, но с возрастом их эффективность падает, накапливаются мутации, что ведет к раку и дегенеративным заболеваниям. Белок c-GAS распознает поврежденную ДНК и запускает воспалительный ответ, который у людей часто оказывается избыточным и вредным. Голые землекопы фактически решили эту проблему, превратив сигнал тревоги в инструмент точного ремонта.
Голые землекопы живут в сети подземных туннелей и камер.
У людей этот белок парадоксально мешает процессу «сшивания» разорванных цепей ДНК, что, по мнению ученых, может способствовать развитию рака и сокращать продолжительность жизни. Но у голых землекопов тот же самый белок действует с точностью до наоборот: он помогает организму восстанавливать нити ДНК и сохранять генетический код каждой клетки неповрежденным.
Подарок эволюции достался голому землекопу
Дивергентная функция cGAS у голых землекопов. У самого долгоживущего грызуна — голого землекопа — подавление репарации гомологичной рекомбинации, опосредованное cGAS, обратимо. Четыре аминокислотные изменения поддерживают низкий уровень убиквитинирования cGAS после повреждения ДНК, обеспечивая длительное связывание с хроматином (E, Glu; S, Ser; T, Thr; Y, Tyr). Это облегчает взаимодействие FANCI и RAD50, усиливая репарацию ХР. Эти молекулярные изменения способствуют снижению клеточного старения, замедлению старения органов и увеличению продолжительности жизни.
Профессор Габриэль Балмус из Кембриджского университета, изучающий восстановление ДНК и старение, назвал открытие захватывающим, но только «вершиной айсберга» в понимании долголетия этих животных. Балмус говорит: «Можно представить c-GAS как биологическую деталь конструктора Lego — одинаковую базовую форму у людей и голых землекопов, но в версии землекопа несколько соединений перевернуты, что позволяет собрать совершенно другую структуру и функцию».
За миллионы лет эволюции голые землекопы перестроили тот же биохимический путь тот же, что и у человека, и использовали его в свою пользу. Это открытие ставит фундаментальные вопросы о том, как эволюция перепрограммировала белок для обратного действия и можно ли применить эти знания для улучшения здоровья человека. Балмус считает, что если удастся реконструировать биологию голого землекопа, это может принести столь необходимые методы лечения для стареющего населения Земли.