Фокус на жизнь: Научный подход к продлению молодости и сохранению здоровья - [25]
Чтобы понять, как выглядит кислота, можно представить себе две цепочки, которые спирально закручены одна вокруг другой. Они, в свою очередь, построены из четырех специальных блоков — нуклеотидов: аденина — А, цитозина — С, гуанина — G и тимина — Т. У каждого из них есть пара из другой нити ДНК, они соединены между собой водородными связями, причем аденин всегда с тимином, а цитозин — с гуанином. В ДНК содержится примерно 3 млрд таких пар. Вместе они составляют своеобразный «текст», в котором записаны «инструкции» по построению любой клетки организма. Отдельно взятый участок, представляющий из себя комбинацию нуклеотидов, и есть ген.
Функция генов заключается в экспрессии, т. е. в преобразовании наследственной информации в белки (или протеины) — «строительный материал» всего живого. Наше тело использует их для работы иммунной системы, переваривания пищи, заживления ран, катализа химических реакций, обеспечения связи между клетками и т. д. — всего, что необходимо для сложного физиологического взаимодействия, обеспечивающего здоровье и жизнь организма.
Экспрессия генов проходит в несколько этапов. Сначала у клетки формируется потребность в определенном белке, после чего запускается процесс транскрипции: последовательность нуклеотидов в этой части ДНК копируется в РНК (рибонуклеиновую кислоту). РНК-копии фрагментов ДНК выступают в качестве матриц для синтеза белка — происходит процесс трансляции (рис. 2).
Клетка может регулировать экспрессию генов в соответствии с потребностями, а в случае крайней необходимости большое количество белка может синтезироваться очень и очень быстро.
Для того чтобы произошел синтез белка, ДНК сначала «переписывается» (транскрибируется) в РНК (рибонуклеиновую кислоту), после чего заключенная в ней информация «переносится» (транслируется) в белок.
Всего в наших клетках примерно 21 000–22 000 генов, которые кодируют белки [1]. До того как в 2003 году завершился грандиозный проект «Геном человека», ученые предполагали, что их должно быть не менее 100 000 [2]. Однако, как оказалось, человеку таких генов столько не нужно, поскольку каждый из них может выполнять несколько функций и синтезировать несколько вариантов белков.
Кроме кодирующей ДНК, есть еще некодирующая (та, что белки не синтезирует). Она составляет около 98 % всей ДНК человека и часто называется «мусорной». Несмотря на свое название, она все же необходима для регуляции работы генов и функционирования всего организма, однако ученые еще до конца не выяснили, как используется этот материал. Но это и неважно, поскольку мы можем работать с тем, что есть.
«Прыгающие гены» в основе вечной молодости
Какие биологические механизмы лежат в основе вечной молодости? Этот вопрос тревожит геронтологов не один десяток лет. Ответ, по их мнению, может крыться в ДНК насекомых-долгожителей — термитов Macrotermes bellicosus.
В среднем термиты живут от двух месяцев до двух лет, если речь идет о рабочих особях и воинах, однако их короли и королевы живут в десятки раз дольше (от 25 до 50 лет). Если бы обычные термиты могли жить столько, сколько и люди, то возраст их монарха достиг бы 1000 лет.
Профессор Фрайбургского университета Джудит Корб вместе со своей командой давно изучает секреты молодости термитов-королев. На протяжении 30 лет ученые посещают уголок саванны в Республике Кот-д’Ивуар, чтобы изучать термитники.
По словам Корб, старение у этого вида насекомых связано с активностью прыгающих генов. Эти элементы ДНК самопроизвольно дублируются и способны самостоятельно перемещаться или копироваться независимо от других механизмов. При этом они могут нарушать нормальное функционирование других генов, рядом с которыми они перемещаются. Когда белки и энергия больше не производятся, это может привести к старению и смерти.
Джудит Корб сделала интригующее наблюдение: у монархов прыгающие гены неактивны, что объясняет их долговечность. Эти насекомые защищены от старения с помощью какого-то защитного механизма, который подавляет эти гены. Теперь ученым предстоит выяснить, что это за механизм.
«Мы не знаем, сколько потребуется времени, чтобы подавить прыгающие гены в организме человека… и вообще доберемся ли мы туда! — говорит Корб. — Понадобится по крайней мере десять лет, чтобы окончательно понять этот механизм на уровне термитов, а затем необходимо будет провести испытания, сначала на мышах». А потом уже и на людях.
Возможно, именно термиты подскажут нам, как избежать старения и сохранить вечную молодость.
По материалам статьи Камиллы Лавуа (Camille Lavoix) Dans les profondeurs d’une termitière, le secret de la jeunesse, опубликованной в швейцарской газете Le Temps 21 июня 2019 года.
Известно, что экспрессия генов происходит постоянно, при этом в одной клетке находятся как активные гены, так и неактивные. Можно представить себе, что клетка — это большой ночной город с многоквартирными домами, тогда гены — окна, свет в которых то зажигается, то гаснет. Конечно же, активация генов не происходит случайно — чтобы свет загорелся, нужен специальный выключатель. Таким пусковым механизмом для генов служит внешняя и внутренняя среда.
