Ученые нашли способ продлить жизнь до 100 и более лет

Специалисты БФУ в составе международного научного коллектива выявили участок генома человека, который может оказывать влияние на продолжительность жизни и способствовать "здоровому старению".

Исследование показало, что фрагмент митохондриальной ДНК непосредственно связан с возникновением и развитием "старческих" заболеваний мышечной и нервной ткани. Эти результаты имеют потенциал помочь в будущем при выборе "третьего родителя" для обеспечения потомству долгой и здоровой жизни. Данные исследования были опубликованы в журнале bioRxiv.

Новые научные открытия в области геномики человека позволяют лучше понять процессы старения и его влияние на здоровье. Исследование генома открывает новые перспективы для развития методов борьбы со старением и предупреждения возможных заболеваний.

Одним из ключевых результатов исследования стало выявление важности митохондриальной ДНК для здоровья мышечной и нервной ткани. Это открытие может стать отправной точкой для разработки новых методов лечения и профилактики возрастных заболеваний.

В организме млекопитающих обнаруживаются различные формы ДНК, имеющие разные структуры и функции. Эксперты из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) пояснили, что помимо основного генетического материала, в митохондриях каждой клетки человека содержится небольшой фрагмент ДНК, который отличается от ядерной ДНК и называется митохондриальной ДНК (мтДНК).

МтДНК имеет структуру, сходную с генетическим материалом бактерий, представляя собой замкнутую кольцевую макромолекулу. Специалисты предполагают, что появление мтДНК в организме человека связано с древним симбиозом прокариотического организма и эукариотической клетки животного. Такое взаимодействие могло привести к передаче генетического материала и формированию митохондриальной ДНК как отдельной структуры в клетках человека.

Митохондрии, как небольшие "кирпичики" генетического материала, играют важную роль в наследовании. Они передаются от матери к потомству без изменений, в отличие от ядерной ДНК, которая получается от обоих родителей. Это приводит к уменьшенному химическому разнообразию в составе митохондриальной ДНК, содержащей всего несколько десятков генов.

Из-за своей уникальной природы митохондриальная ДНК позволяет классифицировать группы людей исходя из их генетического состава. Специалисты представляют эту классификацию как древо, где ветвями являются современные группы, а корнем – "митохондриальная Ева". Такая структура позволяет лучше понять происхождение и эволюцию человечества.

Исследование, проведенное старшим научным сотрудником Центра геномных исследований БФУ Константином Попадьиным, выявило, что в процессе копирования ДНК возникают "скользкие места", где молекула может "спотыкаться" и "перескакивать" на аналогичные фрагменты, что приводит к потере части информации и образованию коротких и "сломанных" молекул.

Оказалось, что "неправильные" молекулы митохондриальной ДНК формируются в организмах людей независимо от пола, стиля жизни и возраста. Эти "ошибки" скапливаются в тканях, где отсутствует постоянное клеточное обновление, таких как мышцы и нейроны. По словам специалиста, это явление имеет широкое распространение и может оказать влияние на функционирование организма в целом.

В мире науки существует интерес к изучению процессов, происходящих внутри клеток человеческого организма. Одной из ключевых областей исследований является роль митохондрий и их ДНК в процессе старения и развития различных заболеваний. Когда в клетке накапливается "критическая масса" молекул мтДНК без фрагмента генетического материала, это может привести к гибели клетки и развитию серьезных заболеваний опорно-двигательного аппарата и нервной системы, существенно влияющих на качество жизни человека.

Интересно, что несмотря на это, существуют люди, которые живут до 100-120 лет, сохраняя при этом свое ментальное и физическое здоровье. Ученые из различных стран, включая Россию, Австрию, Германию, Швейцарию, Японию и США, провели исследования, которые позволили выявить отличия в митохондриальной ДНК у долгожителей по сравнению с обычными людьми.

Митохондрии содержат изменения в химическом составе, которые затрагивают самые важные участки ДНК. Эти изменения влияют на процесс копирования митохондриальной ДНК, делая его более точным и эффективным. Интересно, что даже небольшие изменения в последовательности нуклеотидов могут значительно снизить риск ошибок при копировании и потерю генетической информации.

Было установлено, что замена всего одного "нуклеотида" из 13 в последовательности может существенно снизить вероятность ошибок и делеций в митохондриальной ДНК. Делеция - это генетическое изменение, при котором часть хромосомы теряется, и это может привести к серьезным последствиям. Ученые считают, что отсутствие длинных повторов в митохондриальной ДНК может быть одной из причин долголетия некоторых организмов.

Интересно, как эти изменения в митохондриальной ДНК могут повлиять на эволюцию и выживаемость организмов в различных условиях. Может быть, именно эти молекулярные механизмы играют ключевую роль в адаптации и разнообразии живых существ в природе.

Исследование генетического материала в митохондриях ветви D4A, проживающих в Японии и Китае, выявило уникальные особенности. Один из ключевых выводов ученых заключается в том, что вариант "скользкого" места у представителей этой ветви отличается от других групп. Оказалось, что замена нуклеотида в одном из двух повторов в мтДНК приводит к тому, что эти повторы не идентичны друг другу, что предотвращает проскальзывание.

По словам исследователя, этот феномен можно сравнить со скороговоркой. Когда в фразе "шла Саша по шоссе и сосала сушку" меняется слово "шоссе" на "дорогу", вероятность ошибки в произношении снижается. Это подчеркивает важность даже малейших изменений в генетической последовательности и их влияние на функционирование организма.

Таким образом, исследование митохондриального генетического материала открывает новые горизонты в понимании механизмов эволюции и адаптации организмов к окружающей среде.

Раскрывая тему долголетия и генетики, Попадьин объяснил, что у долгожителей в митохондриальной ДНК присутствуют "дорога" и "Александра", а не "шоссе" и "Саша". Это особенности генетического материала, которые способствуют здоровому старению и долгой жизни.

Одно из практических применений этой информации заключается в митохондриальной медицине, развивающейся уже около 20 лет. Специалисты видят возможность передачи более здоровой митохондриальной ДНК в ткани или яйцеклетки с менее здоровыми вариантами. Митохондриальные варианты долгожителей могут рассматриваться как универсальные доноры, обеспечивающие не только отсутствие болезненных вариантов, но и способствующие более долгой жизни с меньшим риском возникновения проблем в нервной и мышечной системах организма.

БФУ, участвующий в программе "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты", оказал поддержку при выполнении данной работы.

Реализация проекта "Приоритет-2030" нацелена на развитие научных исследований и укрепление позиций университетов в области науки.

Участие в программе "Приоритет-2030" открывает новые возможности для университетов, включая БФУ, в области инноваций и научных открытий.

Источник и фото - ria.ru