Ученые открыли механизм наследования долголетия через несколько поколений

На изображении в виде тюльпана показан кишечник червя слева и зародышевая линия справа. Зеленым выделен гистон H3 с диметилированием лизина 79, а пурпурным отмечены ядра клеток, окрашенные DAPI. Автор: Мэн Ван

Старший руководитель группы исследовательского кампуса Janelia Медицинского института Говарда Хьюза Мэн Ван и ее команда изучают долголетие. Они показали, что, повышая активность фермента в лизосомах круглого червя C. elegans, можно продлить жизнь червя до 60%. Исследование опубликовано в журнале Science.

Неожиданно ученые обнаружили, что потомство червей без этого генетического изменения все равно жило дольше обычного. Когда они скрестили своих долгоживущих червей с обычными червями, у которых активность фермента не была повышена, потомство также прожило дольше нормы. Каким-то образом маркеры долголетия передавались из поколения в поколение, даже спустя четыре поколения.

В новом исследовании команда Вана раскрыла, как изменения в лизосомах червя, способствующие долголетию, передаются из клеток его тела в репродуктивные клетки через гистоны — белки, играющие ключевую роль в организации и регуляции ДНК.

В репродуктивных клетках эти гистоновые «посланники» вызывают модификации в эпигеноме червя — наборе химических меток, регулирующих экспрессию генов, — что позволяет передавать лизосомные изменения из поколения в поколение без изменения самой ДНК.

Результаты имеют значение далеко за пределами исследований долголетия. Эпигенетические модификации могут помочь организмам справляться с различными типами стрессоров окружающей среды — от изменений в диете до воздействия загрязнителей и психологического стресса. Новая работа показывает, как эти преимущества могут передаваться от родителей к потомству.

«Вы всегда думаете, что ваше наследство заключено в ядре клетки, но теперь мы показываем, что гистон может перемещаться из одного места в другое, и если этот гистон несет какую-либо модификацию, это означает, что вы собираетесь передать эпигенетическую информацию из одной клетки в другую», — говорит Ван. «Это действительно предоставляет механизм для понимания трансгенерационного эффекта».

Раскрытие механизма наследования

Исследователи обнаружили, что один тип гистоновой модификации — разновидность эпигенетического изменения — был повышен у долгоживущих червей по сравнению с теми, у кого была нормальная продолжительность жизни. Они хотели выяснить, как эта модификация связана с лизосомными изменениями, способствующими долголетию.

Используя комбинацию генетических инструментов, транскриптомики и визуализации, они обнаружили, что изменения в лизосомном метаболизме, влияющие на долголетие червей, активируют серию процессов внутри клетки. Эти действия вызывают увеличение специфического варианта гистона, который транспортируется из соматических тканей червя в его зародышевые (репродуктивные) клетки через белки, доставляющие питательные вещества к развивающимся яйцеклеткам.

В зародышевой линии гистон модифицируется, позволяя информации от лизосомы проникнуть в нее и быть переданной от родителя к ребенку.

Исследователи показывают, что этот путь активируется во время голодания, что вызывает изменение лизосомного метаболизма, — устанавливая связь между физиологическим явлением и изменениями в зародышевой линии.

Новая работа дополняет растущее количество доказательств того, что лизосомы, которые когда-то считались лишь центрами переработки клетки, также функционируют как сигнальный узел для контроля различных процессов в клетке, а теперь показано, что они влияют и на поколения.

Новое исследование также раскрывает новый механизм транспортировки информации из соматических в зародышевые клетки через гистоны, что может помочь объяснить, как другие типы наследуемой информации передаются от родителя к потомству.

«Мы теперь показываем, что сома и зародышевая линия могут быть соединены гистоном и могут нести запоминающуюся генетическую информацию на протяжении поколений», — говорит Ван.

Больше информации: Qinghao Zhang et al, Lysosomes signal through the epigenome to regulate longevity across generations, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adn8754.