Вчені з Пхоханського університету науки і технології Південної Кореї виявили молекулярний механізм, що перешкоджає швидкому старінню живого організму. За його допомогою клітини позбавляються від дефектних молекул РНК, що продовжує життя. Подібні системи, на думку дослідників, існують і у людини, що зумовлює її довголіття порівняно з багатьма іншими видами тварин. Стаття з результатами наукової роботи опублікована в журналі Nature Communications.
Тривалість життя організмів залежить від того, наскільки ефективно клітка здійснює контроль матричної РНК (мРНК). В результаті мутацій у цих молекулах можуть виникати зайві стоп-кодони (нонсенс-мутації), які заздалегідь обривають синтез білка. В результаті утворюються молекули, які можуть мати на клітину токсичний ефект. Цьому перешкоджає система нонсенс-опосередкованого розпаду мРНК (NMD), яка розщеплює ланцюжки рибонуклеотидів з дефектами.
У першій частині дослідження біологи визначили, як змінюється рівень активності NMD з віком нематод Caenorhabditis elegans. Для цього в черв’яків ввели ген бактерій lacZ, всередині якого в неправильному місці знаходився стоп-кодон. LacZ був з’єднаний з геном, що кодує зелений флуоресцентний білок (GFP). При синтезі білка мРНК, утворена на матриці гібридного гена lacZ-GFP, в нормі повинна розщеплюватися системою NMD. В іншому випадку дослідники могли спостерігати флуоресценцію.
Виявилося, що з плином часу флуоресценція в тканинах C. elegans ставала все сильнішою. Це вказувало на те, що активність NMD з віком черв’яків зменшувалася, що також підтверджувалося збільшенням концентрації гібридної мРНК.
На наступному етапі роботи дослідники використовували генетично модифікованих C. elegans, у яких мутація була введена в ген daf-2. Останній відповідає за вироблення інсуліноподібний фактор росту 1 (IGF1), що бере участь в переході тварини з ювенільної форми в зрілу стадію розвитку. Його блокування провокує зворотне перетворення черв’яка і гальмує старіння.
У тварин з мутацією daf-2 було виявлено посилення активності NMD. Це вдалося визначити, проаналізувавши кількісний склад різних мРНК з нонсенс-мутації і порівнявши його з таким у нормальних черв’яків. Вчені також змінили ген smg-2, що кодує ключовий компонент NMD, тим самим придушивши функцію системи. В результаті «виграш» у тривалості життя у генетично модифікованих C. elegans зменшився.
Нарешті, було показано, що посилення активності NMD в нервових клітинах сприяло довголіттю C. elegans.
Вчені вважають, що природна підтримка роботи NMD в зрілому віці і інших систем контролю новосинтезованих мРНК може пояснювати високу тривалість життя людини.