Ученые раскрыли природный секрет долголетия грызунов

Исследование генома голых землекопов показало, что фермент cGAS играет ключевую роль в поддержании стабильности ДНК и долголетии этих удивительных существ.

Феноменальное долголетие голых землекопов объясняется небольшими изменениями всего лишь четырех аминокислот. Новое научное открытие демонстрирует, что незначительные эволюционные изменения в cGAS — ключевом ферменте иммунной системы, реагирующем на присутствие ДНК и активирующем защитные механизмы, — способны существенно повысить эффективность восстановления возрастных повреждений ДНК у этих уникальных животных. Напротив, у мышей и людей тот же самый фермент способен замедлять процессы регенерации ДНК, пишет ScienceDaily.

Голые землекопы (Heterocephalus glaber), несмотря на непривычный внешний облик, являются уникальными представителями грызунов благодаря исключительной длительности жизни — около 40 лет, что примерно в десять раз превышает среднюю продолжительность жизни аналогичных видов. Интересно отметить, что их геном имеет большее сходство с человеческим, нежели с мышиным, что вызывает большой интерес ученых к изучению особенностей сохранения здоровья и молодости у этих животных. Несмотря на важность стабильности генома для долговечности, точные механизмы защиты ДНК остаются пока недостаточно понятными.

Одним из ключевых процессов, обеспечивающих целостность ДНК, выступает гомологичная рекомбинация (HR). Ее нарушение ускоряет процессы старения и увеличивает вероятность возникновения онкологических заболеваний. Установлено, что у людей и мышей фермент cGAS отрицательно влияет на восстановление ДНК путем HR, приводя к накоплению ошибок и снижению устойчивости генома.

Дивергентная функция cGAS у голых землекопов.Источник: Science

Для выяснения того, каким образом голые землекопы преодолевают данное ограничение, группа ученых под руководством Юй Чэня исследовала активность их варианта cGAS. Было обнаружено, что четыре точечные мутации в структуре cGAS увеличивают срок активности фермента и предотвращают преждевременную деградацию белков, участвующих в восстановлении ДНК. Благодаря этому повышается взаимодействие cGAS с важнейшими белками, такими как FANCI и RAD50, и ускоряется восстановительные процессы.

Экспериментально доказано, что удаление cGAS из клеток голых землекопов ведет к резкому увеличению числа повреждений ДНК. Это подчеркивает критичность фермента для ее сохранности. Важно отметить, что введение тех же мутаций, характерных для cGAS голых землекопов, в геномы плодовых мушек увеличило продолжительность их жизни по сравнению с особями с нормальным вариантом фермента.

Данные, полученные группой Чэна, открывают новую перспективную область исследований роли cGAS в процессах, определяющих продолжительность жизни. При этом ученые подчеркивают необходимость дальнейших экспериментов для понимания механизма работы cGAS в клетках разных организмов.