"Активность генов управляет всеми функциями клетки и в конечном итоге организма в целом, – поясняет руководитель научной группы Алексей Москалёв, заведующий лабораторией продолжительности жизни и генетики старения МФТИ. – Если установить, какие гены более, а какие менее активны в разных возрастах у долгоживущих линий животных в сравнении с короткоживущими, можно лучше понять биологию долголетия".
Прежде чем ставить многолетние эксперименты на млекопитающих, биогеронтологи проверяют свои гипотезы на животных с небольшой продолжительностью жизни. Мухи-дрозофилы – удобная модель, поскольку их геном хорошо изучен и содержит множество генов, вызывающих заболевания и у людей. А продолжительность жизни насекомых составляет всего пару месяцев, поэтому в относительно короткие сроки можно изучить несколько поколений. К тому же технологии разведения плодовых мух и редактирования их генома хорошо отработаны. Кроме того, у дрозофил присутствуют два пола, в отличие, например, от других модельных животных – червей-нематод.
Авторы новой работы использовали специально выведенную линию, или "породу" дрозофил, у которых выключена одна из двух копий гена под названием E(z). Он способен регулировать активность других генов. Такие мухи-мутанты живут значительно дольше своих собратьев и демонстрируют большую устойчивость к неблагоприятным условиям. Но на какие именно гены воздействует мутация, до сих пор было неясно.
Российские учёные подтвердили благоприятный эффект мутации: она увеличила продолжительность жизни дрозофил в среднем на 22–23%. В ходе экспериментов мух морили голодом, травили паракватом (токсичное для человека и животных вещество) и мучили 35-градусной жарой.
Дрозофилы-мутанты продемонстрировали повышенную устойчивость ко всем этим факторам. Более того, был обнаружен неожиданный эффект мутации: она повлияла на размножение насекомых.
Известно, что увеличение продолжительности жизни дрозофил за счёт мутаций часто сопровождается снижением репродуктивной способности. Однако в нашем случае, напротив, наблюдалось повышение плодовитости самок-мутантов во всех возрастных группах", – отметил Алексей Москалёв.
Подтвердив положительное влияние мутации, исследователи сравнили активность генов у обычных дрозофил и у мутантов. Для этого использовали метод секвенирования продуктов всех активных генов клетки (транскриптома). В результате обнаружилось 239 генов, количество продуктов которых значимо отличалось у долго- и короткоживущих близкородственных групп. Эти гены влияют в том числе на обмен веществ.
"Мы выяснили, что мутация вызывает глобальную перестройку метаболизма организма. Она влияет на метаболизм углеводов, жиров и нуклеотидов, а также на активность генов иммунитета и регуляцию биосинтеза белков", – добавил Москалёв.
В дальнейшем его команда намерена ещё больше увеличить продолжительность жизни дрозофил при помощи комбинаций различных факторов химической и физической природы. Конечная цель состоит в том, чтобы превысить так называемый видовой предел продолжительности жизни, то есть максимальную задокументированную длительность жизни особей данного вида.
Научная статья по итогам исследования опубликована в журнале Scientific Reports. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
