Ученые нашли способ продлить жизнь до 100 и более лет

Специалисты БФУ в составе международного научного коллектива обнаружили участок генома человека, который связан с продолжительностью жизни и способствует "здоровому старению".

Они выявили, что фрагмент митохондриальной ДНК непосредственно влияет на развитие "старческих" заболеваний мышечной и нервной тканей. Эти открытия могут иметь важное значение для будущего человечества, помогая в выборе "третьего родителя" с целью обеспечения потомству долгой и здоровой жизни. Результаты исследования были опубликованы в журнале bioRxiv.

Митохондрии, снабжающие клетку энергией, содержат небольшие фрагменты ДНК, отличные от основного генетического материала в ядре. Эту форму ДНК называют митохондриальной ДНК (мтДНК), и она ближе к генетическому материалу бактерий. Специалисты из Балтийского федерального университета утверждают, что разнообразие молекул ДНК в организме млекопитающих имеет важное значение для понимания эволюции и функций клеток.

Митохондриальная ДНК представляет собой кольцевую структуру, сходную с генетическим материалом бактерий. Предполагается, что появление мтДНК в организме человека связано с древним симбиозом прокариотов и эукариотических клеток. Эта гипотеза подтверждает теорию о том, что митохондрии происходят от бактерий, которые в процессе эволюции стали частью клеток млекопитающих. Важно отметить, что мтДНК играет ключевую роль в обеспечении клеток энергией и в регуляции многих биологических процессов.

Митохондриальная ДНК - это уникальный генетический материал, который передается исключительно от матери. Этот молекулярный "кирпичик" содержит всего несколько десятков генов, что делает его химически менее разнообразным по сравнению с ядерной ДНК. Как объяснили специалисты, классификация групп по составу митохондриальной ДНК напоминает дерево, где ветвями выступают современные группы людей, а корнем является "митохондриальная Ева".

Интересно, что в отличие от ядерной ДНК, митохондриальная ДНК не подвержена смешиванию генетического материала от обоих родителей. Это делает ее исключительно материнской в своей природе. Благодаря такой уникальной особенности, митохондриальная ДНК является ключом к исследованию происхождения и эволюции человечества.

Митохондриальная ДНК играет важную роль не только в наследственности, но и в понимании генетических связей между различными популяциями людей. Ее структура и изменчивость позволяют ученым строить генеалогические деревья и отслеживать эволюционные изменения на протяжении тысячелетий.

Исследования показывают, что в процессе копирования ДНК возникают сложности из-за "скользких мест" в кольцевой молекуле. Эти места приводят к тому, что машина, ответственная за копирование, может "спотыкаться" и "перескакивать" на другие фрагменты, что приводит к потере информации и образованию "сломанных" молекул. Как пояснил Константин Попадьин, старший научный сотрудник Центра геномных исследований БФУ, это явление может привести к коротким и неэффективным молекулам ДНК.

Важно отметить, что "неправильные" молекулы митохондриальной ДНК обнаруживаются в организмах людей независимо от пола, образа жизни и возраста. Эти ошибки накапливаются в тканях, которые не подвергаются постоянному клеточному обновлению, таких как мышцы и нейроны. По словам специалистов, это может иметь серьезные последствия для функционирования организма и здоровья человека.

Исследование подчеркивает важность изучения процессов копирования ДНК и выявления механизмов, которые могут привести к образованию "неправильных" молекул. Только глубокое понимание этих процессов позволит разработать стратегии для предотвращения потенциальных проблем, связанных с повреждениями митохондриальной ДНК.

Некоторые люди живут до 100-120 лет, сохраняя ментальное и физическое здоровье, несмотря на накопление "критической массы" мтДНК без фрагмента генетического материала внутри клетки, что может привести к развитию заболеваний опорно-двигательного аппарата и нервной системы. Это явление привлекло внимание многих ученых и исследователей в области генетики и долголетия.

Коллектив ученых из различных стран, включая Россию, Австрию, Германию, Швейцарию, Японию и США, провели исследование, которое позволило выявить отличия в митохондриальной ДНК у долгожителей по сравнению с обычными людьми. Это открытие может стать ключом к пониманию процессов старения и разработке новых методов продления жизни.

Изучение митохондриальной ДНК и ее влияния на долголетие является актуальной темой для дальнейших исследований в области медицины и генетики. Понимание механизмов, которые позволяют некоторым людям доживать до старости с сохранением здоровья, может привести к разработке новых подходов к улучшению качества жизни и продлению жизненного пути.

Эксперты считают, что одной из причин долголетия некоторых ветвей развития митохондриального древа может быть отсутствие длинных повторов в мтДНК. Такие изменения в химическом составе "скользкого" места длиной в 13 нуклеотидов делают его менее скользким, что способствует более точному копированию мтДНК. Было доказано, что даже замена одной "буквы" из 13 в повторе на другую существенно снижает вероятность проскальзывания и образования делеции, что является генетической перестройкой, приводящей к потере участка хромосомы.

Эти открытия указывают на важность точности процесса копирования митохондриальной ДНК для сохранения генетической целостности. Изменения в химическом составе "скользкого" участка мтДНК могут оказывать значительное влияние на стабильность генетического материала и способствовать долголетию организма. Специалисты подчеркивают, что изучение этих процессов поможет лучше понять механизмы старения и развития различных видов клеток.

Исследование генетического материала в митохондриях ветви D4A, обитающей в Японии и Китае, выявило уникальные особенности в их варианте "скользкого" места. Ученый отметил, что один из двух повторов в мтДНК содержит замену нуклеотида, что делает их структуру отличной от других групп. Это открытие оказалось ключевым для понимания процессов в митохондриях данной ветви.

По словам специалиста, аналогию с скороговоркой можно провести здесь: сложно без ошибок произнести фразу "шла Саша по шоссе и сосала сушку", но если заменить "шоссе" на "дорогу", вероятность запинки снижается. Точно так же, изменение в структуре повторов в мтДНК ветви D4A снижает вероятность проскальзывания и обеспечивает стабильность процессов в митохондриях.

Эти результаты исследования позволяют глубже понять механизмы функционирования митохондрий и их адаптацию к различным условиям окружающей среды. В дальнейшем, это может привести к разработке новых методов лечения и профилактики заболеваний, связанных с нарушениями работы митохондрий.

Исследования показывают, что у долгожителей в митохондриальной ДНК преобладают "дорога" и "Александра", а не "шоссе" и "Саша". Это свойство генетического материала способствует укреплению его структуры, что в свою очередь благоприятно сказывается на процессе старения и продолжительности жизни. По словам Попадьина, это объясняет меньшую хрупкость генов у долгожителей.

Одним из практических применений выявленных фактов является область митохондриальной медицины, которая возникла примерно двадцать лет назад. Благодаря более здоровой митохондриальной ДНК, возможно передача ее в ткани или даже в яйцеклетку с менее здоровыми вариантами. Митохондриальные варианты долгожителей могут рассматриваться как универсальные доноры, лишенные патологических изменений и способные обеспечить более долгую жизнь с уменьшенным риском возникновения проблем в нервной и мышечной системах организма. В итоге, это открывает новые перспективы в области продления жизни и улучшения качества здоровья.

БФУ принимает активное участие в программе "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты", что подтверждается выполненной работой. Этот проект является важным шагом в развитии научной сферы и образования в стране. Результаты исследования, проведенного при поддержке данной программы, могут иметь значительное значение для будущих научных открытий и развития университетской среды.

Источник и фото - ria.ru