Голые землекопы раскрыли секрет долголетия

Несколько крошечных генетических изменений помогают голым землекопам восстанавливать свою ДНК и жить гораздо дольше других млекопитающих. Это открытие может раскрыть, как эволюция создала самого долгоживущего грызуна в природе. Автор: AI/ScienceDaily.com

Ученые считают, что замечательное долголетие голых землекопов может быть связано с небольшими изменениями всего в четырех аминокислотах. Недавнее исследование показало, что небольшие эволюционные мутации в ферменте cGAS — компоненте врожденной иммунной системы, который обнаруживает ДНК и запускает иммунную защиту — могут сделать этих животных более эффективными в восстановлении возрастных генетических повреждений. В то же время тот же фермент у мышей и людей может фактически препятствовать восстановлению ДНК.

Несмотря на свой морщинистый, почти инопланетный вид, голые землекопы (Heterocephalus glaber) являются необыкновенными среди грызунов, доживая до 40 лет, что примерно в десять раз дольше, чем большинство животных их размера. Удивительно, но их генетический план ближе к человеческому, чем к мышиному, что делает их важным видом для изучения того, как организмы сохраняют здоровье на протяжении долгой жизни. Одним из ключевых элементов долголетия является способность сохранять стабильность генома. Однако то, как голые землекопы умудряются сохранять свою ДНК такой устойчивой, до сих пор оставалось в значительной степени неясным.

Как голые землекопы защищают свою ДНК

Ключевой процесс, участвующий в поддержании целостности ДНК, — это гомологичная рекомбинация (HR), путь восстановления генетических разрывов. Когда этот процесс дает сбой, это может ускорить старение и увеличить риск развития рака. У людей и мышей известно, что фермент cGAS (циклический GMP-AMP-синтаза), чувствительный к ДНК, мешает восстановлению через HR, что может привести к нестабильности генома и сокращению продолжительности жизни.

Чтобы понять, нашли ли голые землекопы способ обойти это ограничение, Юй Чен и его коллеги изучили, как ведет себя их версия cGAS. Исследователи обнаружили, что четыре аминокислотные замены в cGAS голого землекопа уменьшают маркировку белка для деградации, позволяя ему дольше оставаться активным и накапливаться после повреждения ДНК. Эта стабильность позволяет ферменту более эффективно взаимодействовать с важными белками восстановления ДНК, включая FANCI и RAD50, усиливая процесс репарации HR.

Эволюционные мутации, продлевающие жизнь

Когда ученые удалили cGAS из клеток голых землекопов, количество повреждений ДНК резко возросло, что подтвердило защитную роль фермента. Еще более поразительно то, что плодовые мушки, генетически модифицированные для переноса тех же четырех специфичных для голого землекопа мутаций в человеческом cGAS, жили дольше, чем мушки с нормальной версией фермента.

Эти находки позволяют предположить, что всего несколько точных молекулярных изменений могут помочь объяснить, почему голые землекопы живут так долго. Мутации, по-видимому, превращают cGAS из потенциального ингибитора в мощного союзника восстановления ДНК, предоставляя животным естественный механизм для борьбы с последствиями старения.

Новая зацепка в поисках долголетия

«Результаты Чена и его коллег описывают неожиданную роль cGAS голого землекопа в ядре, которая влияет на долголетие», — пишут Джон Мартинес и его коллеги в связанной перспективной статье. «Для установления ролей, которые cGAS может играть в ядре у других организмов, как короткоживущих, так и долгоживущих, потребуются дальнейшие исследования, но ответ может оказаться существенно более сложным, чем изначально предполагалось».

ИИ: Это исследование — еще один шаг к пониманию фундаментальных механизмов старения. Возможно, в будущем подобные открытия позволят разработать терапии, направленные на улучшение репарации ДНК и у людей, что потенциально может продлить период здоровой жизни.