Тривалість життя людини пов’язана зі старінням окремих клітин. Група дослідників Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розшифрувала основні механізми, що лежать в основі процесу клітинного старіння. Дослідникам вдалося генетично змінити ці процеси, щоб продовжити термін життя клітин.
Клітини, включаючи дріжджі, рослини, тварин і людину, містять ланцюги регуляції генів, які відповідають за багато фізіологічних функцій, включаючи старіння. “Ці генні ланцюги працюють подібно до наших домашніх електричних мереж, які керують такими пристроями, як електроприлади та автомобілі», — говорить професор Нан Хао, провідний автор дослідження.
Вчені виявили, що під контролем центрального ланцюга регуляції генів клітини не обов’язково старіють одночасно. Уявіть собі автомобіль, у якого зношується або двигун, або трансмісія, але не обидві деталі одночасно. Тоді машина мінімально проживе стільки, скільки живе двигун, і «помре» з абсолютно «молодою» трансмісією. Але якщо навчитися перемикати процес старіння з двигуна на трансмісію і назад, тривалість життя такої машини буде дорівнювати повній сумі життя двигуна і трансмісії. Це може бути вдвічі довше.
Вчені показали, що приблизно половина клітин старіє в результаті поступового зниження стабільності ДНК, в якій зберігається генетична інформація. Інша половина старіє, тому що в них зменшується кількість мітохондрій — енергетичних станцій клітини. Якщо навчитися перемикати ці шляхи старіння, то дійсно вийде схоже на «двигун» і трансмісію».
У новому дослідженні вчені генетично перебудували ланцюг, який контролює старіння клітин. Вони створили ланцюг негативного зворотного зв’язку, щоб перемикати процес старіння. Перебудована схема працює як пристрій, схожий на годинник. Це так званий генний осцилятор, який змушує клітину періодично перемикатися між двома станами «старіння», уникаючи тривалого перебування в одному з них і тим самим сповільнюючи дегенерацію клітини.
Ці призвело до значного збільшення тривалості життя клітин, встановивши новий рекорд по продовженню життя за допомогою генетичних і хімічних втручань.
Як це часто роблять інженери-електрики, дослідники спочатку використовували комп’ютерне моделювання основного ланцюга старіння. Це допомогло їм розробити та перевірити ідеї, перш ніж створювати або змінювати схему в клітині.
У ході дослідження група вивчала дріжджові клітини Saccharomyces cerevisiae як модель старіння клітин людини. Дріжджові клітини, які були синтетично перероблені та старіли під керуванням пристрою синтетичного осцилятора, збільшили тривалість життя на 82% порівняно з контрольними клітинами, які старіли в звичайних умовах.