Белковая переупаковка ДНК управляет долгожительством, считают ученые

Переупаковка ДНК при помощи специальных белков-«редакторов» без изменения структуры генома включила гены долгожительства в популяции круглых червей-нематод и нескольких поколений их потомков, что доказывает возможность негенетического наследования приобретенных признаков, пишут американские биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Группа ученых под руководством Анны Брюнет (Anne Brunet) из Стэнфордского университета (США) обнаружила признаки негенетического наследования долгожительства, проследив за длительностью жизни в популяции нематод Caenorhabditis elegans, геном предков которых был отредактирован при помощи специальных белков, не нарушающих структуру ДНК.

В июне 2010 году Брюнет и ее коллеги обнаружили гены «долгожительства» червей-нематод, управляющих сборкой белков, которые контролируют работу генома нематод. Эти белки добавляли или удаляли метильные группы – «хвосты» СН3, присоединенные к некоторым генам червей. Такие отростки не меняют структуру ДНК, но при этом понижают или же повышают «читаемость» этого фрагмента, что влияет на концентрацию белков или других молекул, которые собираются при помощи помеченного гена.

Исследователи обнаружили, что отключение гена Ash-2, синтезирующего такой белок-«редактор», увеличило продолжительность жизни червей примерно на треть.

На этот раз ученые проследили за тем, как долго будут жить несколько поколений червей-нематод, у родителей которых биологи отключили гены, отвечающие за сборку белка Ash-2 и других геномных «редакторов» WDR-5 и SET-2.

Для этого биологи вывели специальный штамм кишечной палочки, которая синтезировала специальные молекулы информационной РНК, отключавшей сборку белков Ash-2, WDR-5 и SET-2. Нематоды питаются почвенными бактериями и устройство их пищеварительной системы настолько примитивно, что часть генетического материала, синтезируемого бактериями, может легко проникнуть в ткани червей.

Ученые поместили несколько зародышей и молодых червей в емкость, в которой выращивались бактерии, и проследили за продолжительностью жизни нематод и нескольких поколений их потомков.

Как и ожидалось, родительское поколение червей жило дольше, чем их дикие сородичи, которые питались «обычной» кишечной палочкой. Три-четыре поколения их потомков с включенными генами-«редакторами» жили на 20–30% дольше по сравнению с потомками нематод из контрольной группы.

В предыдущем исследовании ученые установили, что ген Ash-2 включается и работает только во время созревания половых клеток и яиц нематод. Ученые вырастили несколько популяций червей, у которых половые клетки погибали на стадии зародыша в том случае, если температура среды их обитания превышала определенное значение.

Популяции таких червей, выращенных в теплой земле, умерли от старости примерно в то же время, что и их дикие сородичи. С другой стороны, те же самые нематоды, которые провели свое детство и юность в холодной почве, унаследовали долгую жизнь от своих родителей.

Таким образом, здоровые половые клетки необходимы для того, чтобы нематода могла реализовать тот запас долгожительства, который ей передали ее родители.

Затем ученые сопоставили наборы «включенных» и «выключенных» генов в клетках червей-«долгожителей» и обычных нематод. Оказалось, что эпигенетические изменения в структуре ДНК привели к изменению в работе 760 генов, многие из которых связаны с увеличением продолжительности жизни.

«В некотором роде, нашу работу можно сравнить с теориями наследования приобретенных признаков, что является по сути еретической идеей, так как она не принимается в расчет и отвергается законами Менделя. Мы показали, что черви-нематоды могут наследовать долгую жизнь от своих родителей благодаря вариациям в работе белков, которые записывают эпигенетические изменения в молекулы хроматина (упаковку ДНК)», – заключает Брюнет.

Источник(и):

1. РИА Новости