Раскрыт секрет долголетия галапагосских черепах

Американские биологи описали потенциальные генетические и клеточные особенности, позволяющие большим галапагосским черепахам жить долго и избегать развития рака. В геноме этих животных обнаружили многочисленные копии генов, вовлеченных в угнетение опухолей и продлении долголетия. Клетки этихгенов проявили высокую чувствительность к стрессу, связанному с повреждением белков, реагируя на него быстрым апоптозом. Об этом говорится в статье журнала Genome Biology and Evolution.

Чем заинтересовали черепахи исследователей?

С возрастом в организме скапливаются клетки, которые работают не так хорошо, как раньше. Например, из-за увеличения мутаций в их ДНК, сокращения теломер и длительного воздействия стрессовых факторов. Они могут стареть и превращаться в злокачественные, давая начало раковым опухолям. Это одна из причин, почему у пожилых людей возрастает риск заболеть раком. Долгое время считалось, что большие размеры тела также сопровождаются большими шансами рака. Логика в том, что большой организм имеет больше клеток, а значит большее их количество потенциально может превратиться в злокачественные. И такая тенденция действительно наблюдается в пределах вида. Да, у взрослых людей частота рака растет с увеличением роста, а у собак — с увеличением роста массы тела. Однако такого не наблюдается, если сравнивать разные виды. Например, у огромных китов, некоторые из которых живут до двухсот лет, не больше шансов заболеть раком, чем у человека, вопреки существенно большему размеру тела и количеству клеток. Явление получило название парадокса Пето.

Очевидно, существуют межвидовые отличия на уровне молекулярных и клеточных механизмов защиты. Недавнее исследование показало , что в геноме китов имеются различные вариации генов, подавляющих развитие опухолей и дупликации генов долголетия. Подобные изучения проводили и в отношении других млекопитающих, но гораздо реже — других позвоночных. Ученые из Университета Южной Алабамы и Университета штата Нью-Йорк в Баффало объединились с коллегами, чтобы исследовать возможность долголетия, большого размера тела и стойкости к раку в черепах, в том числе гигантских галапагосских, которые могут жить более 150 лет и весить более 200 килограммов. .

Какие черепахи исследовали и как подошли к работе?

Первоначально ученые провели сравнительный анализ размеров тела, продолжительности жизни и риска развития рака среди 357 видов современных черепах и пяти вымерших. Следовательно, они проанализировали шесть доступных геномов черепах на предмет наличия и особенностей генов долголетия и устойчивости к раку. В конце концов, исследователи провели опыты в лаборатории с культурами клеток, полученных от пяти таксонов рептилий - видового комплекса галапагосских черепах ( Chelonoidis niger ), звездчатой бирманской черепахи ( Geochelone platynota ), гофера Агассис ( Gopherus agassizii ), дзьобастои Капской черепахи ( Homopus aerolatus ) и каролинской коробчатой черепахи ( Terrapene carolina). Клетки животных подвергали различным типам цитотоксического стресса (например, оксидативному) через использование соответствующих препаратов для изучения механизмов противостояния им.

Что удалось узнать о долголетии и стойкости к раку у черепах?

Первым ученые заметили, что гигантизм развился в нескольких линиях черепах независимо, но испытал существенное ускорение в линиях, которые являются предковыми относительно галапагосских черепах. В то же время у этих линий развилась большая устойчивость к раковым новообразованиям и склонность к долголетию.

Генетический анализ показал, что в геномах гофера Агассиса и особенно в галапагоских черепах имеются многочисленные копии генов, которые связаны с угнетением развития опухолей и долголетием, например процессами старения, апоптоза (запрограммированной клеточной смерти), регуляции клеточного цикла, репарации ДНК и защиты митохондриальной ДНК от оксидативного стресса Изучение культур клеток от разных черепах указало, что в целом все из пяти исследованных видов оказались устойчивы к оксидативному стрессу, связанному со старением. Это было обусловлено запуском апоптоза в ответ на стресс – самоуничтожением поврежденных клеток, прежде чем те могут превратиться в злокачественные. Однако представители разных таксонов демонстрировали неодинаковую чувствительность к другим типам стресса. К примеру, в галапагосских черепах клетки реагировали на стресс эндоплазматического ретикулума, который проявляется повреждением белков, вдвое более сильной апоптической реакцией, чем в других черепах. А у гофера Агассиса, в отличие от большинства других исследованных черепах, наблюдался высокий уровень апоптоза в ответ на повреждение ДНК.

Из своих опытов ученые делают вывод, что у галапагосских черепах за большим размерам тела и долголетии, не приводящим к более высокому риску рака, может стоять большая чувствительность к стрессу эндоплазматического ретикулума. Эти знания могут помочь в разработке новых эффективных лекарств для лечения раковых заболеваний у людей.