Почему мыши мало живут

Чтобы прожить дольше, клетки могут слегка ослабить интенсивность энергетических реакций – механизм, который не работает у мышей, но работает у некоторых известных зверей-долгожителей.

Мыши и крысы живут очень недолго – год, два, от силы три. А вот голые землекопы – тоже грызуны, и по размерам соответствующие крысам – одни из самых знаменитых долгожителей на свете: они живут до 30 лет. Причём стареют землекопы без каких-либо серьёзных проблем со здоровьем, они не меняются внешне, продолжают размножаться, как размножались, и т. д.

Голый землекоп. (Фото: Smithsonian's National Zoo / Flickr.com
Компания очковых листоносов. (Фото: Bernard DUPONT / Flickr.com

Секрет долгой счастливой жизни голых землекопов стараются раскрыть давно. Мы писали о том, что их клетки подавляют активность собственных генов, и что система ремонта ДНК работает у них чрезвычайно эффективно – то и другое, очевидно, вносит вклад в их долгожительство. В недавней статье в PNAS исследователи из Института физико-химической биологии вместе с коллегами из Лейбницевского института зоологи и дикой природы описывают ещё один механизм, который может тормозить старение и который хорошо работает у землекопов и плохо – у мышей.

Среди главных причин старения обычно называют активные формы кислорода – агрессивные молекулы-окислители, которые портят белки, липиды, нуклеиновые кислоты. Активные формы кислорода появляются как побочный продукт нормальных биохимических реакций в митохондриях – клеточных органеллах, которые добывают для клетки энергию. Митохондрии выглядят как цистерны с двумя мембранами, наружной и внутренней. Смысл всех реакций, которые происходят в митохондриях, в том, чтобы расщепить «пищевую» молекулу, постепенно разбирая её на фрагменты, разрывая в ней химические связи, и энергию этих химических связей превратить в молекулы АТФ – аденозинтрифосфата. Энергию в форме АТФ клетка может использовать где угодно и когда угодно.

Связи в «пищевой» молекуле рвутся с помощью кислорода, но всё происходит опосредованно, через несколько этапов – то есть сам кислород непосредственно никого не окисляет, ему помогают в этом множество ферментов. В какой-то момент электроны, которые высвободились при разрыве химических связей, подхватывают специальные молекулы-переносчики и передают их белкам, сидящим во внутренней мембране митохондрий. Эти белки начинают перекидывать электроны друг другу, и в конце концов отдают их кислороду. По мере путешествия электрона на обеих сторонах внутренней мембраны митохондрий перегруппировываются протоны, так что на одной стороне H+ становится много, а на другой мало. Градиент протонов использует белок, который синтезирует АТФ; здесь протоны работают как поток воды, который совершает полезную работу – крутит турбину АТФ-синтезирующего фермента.

Добыча энергии зависит от электрического состояния внутренней мембраны митохондрий: чем сильнее она поляризована, тем больше будет получено АТФ, но и тем больше появится неприятных побочных продуктов – активных форм кислорода. Если же поляризацию мембраны смягчить, энергетически процессы станут менее интенсивными, но и агрессивных окислителей тоже будет меньше.

Есть два фермента, которые уменьшают поляризацию мембраны – гексокиназа и креатинкиназа. Оба фермента работают в пространстве между внешней и внутренней мембраной митохондрий, присоединяя остатки фосфорной кислоты шестиуглеродные сахара (гексозы) и органическую кислоту креатин. Та и другая реакции нужны для важных биохимических целей, для каких – нам сейчас неважно, а важно то, что оба фермента в качестве реагента (источника фосфорных групп) используют АТФ. Оторвав одну из фосфорных групп от АТФ, они превращают её в АДФ – аденозиндифосфат. Этот АДФ теперь отправляется сквозь внутреннюю мембрану вглубь митохондрии. И при транспорте АДФ через мембрану она слегка теряет деполяризуется.

Исследователи сравнили, как деполяризующий механизм с гексокиназами и креатинкиназой работает в разных тканях и у разных видов животных. Оказалось, что у мышей в скелетных мышцах, в диафрагме, в сердце, мозге и селезёнке уже через год после рождения деполяризация проявляется всё слабее и слабее, а через два года уже почти никакой деполяризации нет. (В почках и лёгких ослабление деполяризации выражено в меньше степени.) А вот у голых землекопов и летучих мышей под названием очковые листоносы (которые по сравнению с другими летучими мышами тоже живут долго – до 10 лет) деполяризация внутренней мембраны имеет место до преклонного возраста. То есть, очевидно, землекопы и очковые листоносы как раз доживают до преклонного возраста благодаря тому, что механизм, слегка деполяризующий мембрану, продолжает у них работать и работать. Теперь хотелось бы понять, нельзя ли научиться настраивать этот механизм и в наших митохондриях, чтобы и мы могли в сравнительной продолжительности жизни уподобиться голым землекопам и очковым листоносам.

18 Марта 2020

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Читайте также:

Голые землекопы нашли рецепт долгой старости

Голые землекопы нашли рецепт долгой старостиСтарея, клетки землекопов подавляют активность собственных генов, что позволяет им прожить намного дольше обычного.

Читать целиком

Случайная статья

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки