Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Самая непосредственная ассоциация со словом «белок», вероятно, связана с информацией о питательных веществах на упаковках продуктов. Но представление белка в виде аморфного питательного вещества, такого же, как мешок сахара или кусок жира, оказывает этому рогу изобилия химических веществ огромную медвежью услугу. Белки – это самые разнообразные и сложные молекулы, которые мы знаем. Это наноботы природы, крошечные, неутомимые молекулярные машины, поддерживающие нашу жизнь. И они служат строительными лесами клеток и тел, структурными и механическими строительными блоками, которые сохраняют нашу целостность и позволяют нам двигаться.

Аутофагия

У многих белков короткий срок годности. Отдельная молекула белка, усиленно работающая внутри клетки, обычно живет всего несколько дней. Это может звучать расточительно и похоже на очень короткую жизнь, но на самом деле это огромное преимущество, когда дело доходит до старения и телесной целостности. Именно потому, что они так важны, белки являются одноразовыми. Вместо того чтобы вкладывать ценные ресурсы в то, чтобы сделать их неразрушимыми или изобретать смехотворно сложные способы исправить тысячи молекул, в каждой из которых может возникнуть нарушение бесчисленными способами, эволюция решила, что обычно лучше всего просто выбросить сломанный белок и сделать новый. Наши клетки – мастера переработки: они измельчают старые или поврежденные белки на кусочки, которые затем могут быть повторно использованы в следующем раунде производства белков.

Один из ключевых процессов, участвующих в переработке белков, известен как аутофагия. Это слово буквально переводится с древнегреческого как «самоедство». Аутофагия – это способ, которым клетки избавляются от мусора: искореженных молекул и разрушенных клеточных компонентов, работающих неправильно, – и перерабатывают свои ингредиенты, чтобы сделать новые свежие версии себя. Важность этого процесса для функционирования клеток была подчеркнута Нобелевским комитетом в 2016 году, когда премию присудили японскому ученому Есинори Осуми за открытие сущности аутофагии.

Поврежденные клеточные компоненты, включая многие разрушенные белки, накапливаются с возрастом, что, вероятно, является как причиной, так и следствием снижения интенсивности аутофагии с возрастом. Уменьшение или полное отключение аутофагии в лаборатории может ускорить старение червей, мух и мышей. Мы также считаем, что это один из механизмов, лежащих в основе пищевого ограничения: в отсутствие аутофагии эта стратегия не продлевает жизнь, что предполагает, что именно аутофагия играет ключевую роль. Когда пищи мало, аутофагия высвобождает продукты, запертые в белках. Дополнительный бонус заключается в том, что она имеет тенденцию сначала работать именно с поврежденными элементами, избавляя клетки от дефектных белков и тем самым замедляя старение.

Мы также знаем, что возрастные заболевания могут быть вызваны проблемами с аутофагией. Один из примеров – болезнь Паркинсона, нейродегенеративное расстройство, которое заставляет людей терять контроль над движениями. Симптомы включают ригидность[34], тремор и трудности при ходьбе и, в крайних случаях, полную неспособность двигаться и более общие симптомы деменции, такие как когнитивные и эмоциональные нарушения. Пациенты с болезнью Паркинсона живут около десяти лет после постановки диагноза и в результате умирают от различных проблем, вызванных потерей контроля над мышцами.

Риск развития болезни Паркинсона повышается, если у вас есть мутация в гене GBA, который кодирует один из пищеварительных ферментов, участвующих в аутофагии. Болезнь Паркинсона сопровождается присутствием «телец Леви», скоплений белка, называемого альфа-синуклеином, токсичных для клеток мозга. Проблемная, липкая форма альфа-синуклеина обычно разрушается в процессе аутофагии, но даже небольшого нарушения, вызванного незначительной мутацией GBA, достаточно, чтобы замедлить его распад, повысить уровень и, таким образом, увеличить риск развития болезни Паркинсона. Нарушение аутофагии также связано с болезнями Альцгеймера и Гентингтона, артритом и проблемами с сердцем.

Нарушенияв механизме аутофагии, то есть самоубийства дефектных клеток, приводят к развитию болезней Паркинсона, Альцгеймера и Гентингтона.

Таким образом, снижение интенсивности аутофагии с возрастом, ее связь с возрастными заболеваниями и тот факт, что ее ослабление или отключение может вызвать заболевания и остановить меры по продлению жизни, свидетельствуют о том, что аутофагия (и рециркуляция[35] белка в целом) – важная часть процесса старения.

Амилоиды