В ходе исследования клеток гренландского кита учёные выяснили, что в них содержится в сто раз больше белка CIRBP, который способствует восстановлению ДНК и активируется при низких температурах. Этот белок, вероятно, защищает китов от мутаций, связанных с раком и старением, и может быть одной из причин их долголетия. Первоначальные лабораторные эксперименты показали, что CIRBP улучшает восстановление ДНК в клетках человека, что открывает перспективы для исследований в области замедления старения.
Согласно общепринятой «многоступенчатой модели рака», здоровые клетки не трансформируются в раковые за один шаг. Этот процесс происходит из-за накопления множества вредных мутаций в ключевых генах, отвечающих за рост и деление клеток. Обычно для развития рака у человека требуется накопление пяти-семи таких мутаций. Исходя из этой модели, можно было бы предположить, что крупные животные с долгой продолжительностью жизни более подвержены риску рака из-за большего количества клеток, способных к мутациям и делению. Однако на практике это не так. Киты и слоны, несмотря на свои размеры, не страдают от рака чаще, чем мелкие животные. Это явление известно как «парадокс Пето».Гренландский кит: парадокс долголетия Гренландский кит (Balaena mysticetus) является яркой иллюстрацией этого парадокса. Может весить более 80 000 килограммов и, по свидетельствам инуитов-инупиатов Аляски, которые сохраняют давнюю традицию промысловой охоты на гренландского кита, живет в среднем в два раза дольше человека. Последующие исследования, основанные на количественной оценке овариальных тел и датировании уса, подтвердили, что он может жить более 200 лет — рекорд среди млекопитающих — сохраняя при этом замечательную устойчивость к возрастным заболеваниям.
Этот парадокс указывает на то, что крупные млекопитающие на протяжении эволюции выработали механизмы, которые либо предотвращают, либо восстанавливают онкогенные мутации. Эти явления уже многие десятилетия привлекают внимание биологов, стремящихся найти пути, которые могли бы способствовать здоровому старению у человека. Недавние исследования продемонстрировали повышенную способность к восстановлению ДНК у таких видов, как голый землекоп, что, возможно, является причиной их долголетия. Команда учёных из Рочестерского университета в Нью-Йорке обнаружила у гренландского кита уникальный механизм восстановления ДНК, активируемый низкими температурами, который может объяснять его исключительную продолжительность жизни. «Все знают о том, что гренландский кит живёт очень долго, но никто не понимал, почему», — отмечает Чжиюн Мао, молекулярный биолог из Шанхайского университета Тунцзи в Китае, который не участвовал в исследовании, в журнале Nature. «Это показывает, что направление усилий на восстановление ДНК для повышения стабильности генома является весьма эффективной стратегией для достижения такого экстремального долголетия», — добавляет он.
Уровень белка, восстанавливающего ДНК, в сто раз выше. Исследователи из Рочестера сосредоточились на белке CIRBP при изучении клеток гренландского кита. Этот белок, присутствующий у большинства млекопитающих, включая человека, играет ключевую роль в восстановлении двунитевых разрывов ДНК — типа повреждений, которые могут привести к заболеваниям и сократить продолжительность жизни. Однако получение образцов оказалось сложной задачей, так как гренландский кит является охраняемым видом, обитающим в труднодоступных регионах. Для проведения своей работы учёные сотрудничали с общинами инуитов-инупиатов, которые согласились предоставить несколько образцов тканей добытых ими особей. Эти коренные народы имеют право охотиться на этот вид в рамках своих традиций и никогда не добывают больше, чем необходимо для пропитания.
Исследователи отправились на место, чтобы забрать образцы. «Там нет дорог и служб доставки», — говорит Вера Горбунова, биолог, специализирующаяся на старении, из Рочестерского университета, цитируемая в Nature. Затем клетки были проанализированы и выращены в лаборатории. Учитывая долголетие гренландского кита, исследователи предположили, что его клетки будут содержать меньше онкогенных мутаций. Однако, парадоксально, анализы, подробно описанные в исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Nature, показали, что клеткам кита требуется меньше мутаций, чем человеческим, чтобы стать раковыми. Это связано с повышенной способностью восстанавливать повреждённую ДНК. «Клетки кита изначально менее склонны к накоплению онкогенных мутаций», — указывает Горбунова в пресс-релизе Рочестерского университета.
Данные генома позволяют предположить, что эта способность к восстановлению ДНК может быть связана с белком CIRBP. Хотя другие репаративные белки также экспрессируются в клетках китов на высоком уровне (по сравнению с человеческими клетками), CIRBP выделяется, так как его экспрессия в 100 раз выше. Мощный восстановитель ДНК, активируемый холодом. Чтобы подтвердить восстанавливающий эффект белка, исследователи внедрили CIRBP гренландского кита в человеческие клетки и клетки дрозофилы (плодовой мушки). В обоих случаях восстановление ДНК значительно улучшилось. У дрозофилы это привело к увеличению продолжительности жизни и повышению устойчивости к радиации, которая, как известно, вызывает онкогенные мутации.
Кроме того, команда обнаружила, что клетки кита производят больше CIRBP при воздействии холода. Исследуются способы стимуляции выработки этого белка у человека. «Мы пока не знаем, какой уровень холода необходим для запуска этой реакции у людей», — подчёркивает в пресс-релизе Андрей Селуянов, профессор биологии и медицины Рочестерского университета и соавтор исследования. Следующий шаг — продолжить тестирование белка, чтобы определить, можно ли активировать аналогичный механизм долголетия у людей.
