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

Это в основном проблема для белков, которые находятся вне клеток, и гликирование, КПГ или окисление могут влиять на различные белки по-разному. Коллаген, структурный белок с такими разнообразными функциями, как поддержание упругости кожи и прочности костей, может потерять свою силу и гибкость. Кристаллин, который входит в состав хрусталика глаза, также может стать более жестким, что затрудняет фокусировку на близлежащих объектах и означает, что почти всем в конечном итоге нужны очки, чтобы читать, а затем и для постоянного ношения. Модификации кристаллинов также могут влиять на прозрачность, оставляя глаза помутненными и в итоге вызывая возрастную катаракту. Вероятно, самые тяжелые последствия возникают из-за жесткости стенок кровеносных сосудов, отчасти из-за модифицированного коллагена и другого белка, называемого эластином. Это приводит к повышению артериального давления, которое увеличивает риск развития сердечной недостаточности, заболеваний почек и даже деменции.

Поскольку многие из рассмотренных нами модификаций сделаны из сахаров, их образование ускоряется, если в организме больше глюкозы. Это означает, что диабет может увеличить их количество и ухудшить последствия. Мы часто думаем о диабете как о болезни, характеризующейся высоким уровнем сахара в крови, но именно его последствия ответственны за более тяжелые побочные эффекты. У диабетиков значительно повышен риск сердечного приступа, инсульта и почечной недостаточности. Они страдают от повреждения нервов, которое может привести к потере чувствительности в ногах. В худшем случае это может даже сделать пациентов неспособными заметить сердечный приступ. Некоторые из этих симптомов вызваны гликированием белков, где концентрация сахара намного выше, чем обычно, а другие – реакцией клеток, которые эволюционно не приспособлены функционировать в такой сладкой среде.

В совокупности замедленная рециркуляция, слипание в виде амилоидов и накопление модификаций в сахарах и белках приводят к проблемам с белками, ответственными за многие нарушения, с которыми мы сталкиваемся с возрастом.

4. Эпигенетические изменения

Эпигенетика – это собирательный термин для биохимического зоопарка молекулярных украшений, разбросанных по ДНК внутри клеток. Это собственный химический код, который находится выше генетики (отсюда приставка «эпи», означающая «над»). Эпигенетика разгадывает кажущийся парадокс нашей биологии: клетки тела почти до смешного разнообразны, однако почти все они содержат одинаковую ДНК. Есть сотни различных типов клеток: кожи, мышц, мозга и пр. А еще эти клетки должны выполнять различные задачи в разное время, чтобы гарантировать, что они адекватно реагируют на сигналы тела, окружающей среды и т. д.

Если ДНК – это инструкция по построению клеток, то она особенно хорошо изучена, полна закладок, подчеркиваний и пометок, нацарапанных на полях. Эти эпигенетические примечания говорят клетке, что делать с ДНК, к которой она прикреплена. Например, читать конкретный ген, что будет использоваться в этой клетке в данный момент, или игнорировать целый раздел, потому что он никогда не понадобится.

Существуют десятки различных типов эпигенетических пометок, но мы сосредоточимся на одной из наиболее изученных в контексте старения: метилировании ДНК, что означает присоединение метильных групп, состоящих из углерода и трех атомов водорода, которые прилипают к ДНК. С 1980-х годов было известно, что метилирование ДНК имеет тенденцию к общему ухудшению с возрастом. Но только с секвенированием человеческого генома в конце девяностых годов и разработкой специальных «чипов», которые могли бы измерять метилирование в десятках или сотнях тысяч мест по всему геному, стало возможно получить более глубокое понимание метилирования. Оказалось, что эпигенетика знает, сколько нам лет, даже лучше, чем мы сами.

Стив Хорват, математик, ставший биологом в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, очень хотел узнать, можно ли использовать паттерны метилирования ДНК, чтобы получить какое-либо представление о старении. К сожалению, в то время очень мало людей интересовалось эпигенетикой и старением, но у Хорвата был козырь в рукаве: давняя традиция в геномике делала данные свободно доступными. Благодаря тому, что чипы метилирования были дешевыми и легкодоступными, существовали тысячи эпигенетических наборов данных, готовых к исследованию, рассматривающему совершенно другие вещи.

Хорват прочесал их, взяв те, что удовлетворяли одному простому критерию: экспериментаторы отметили возраст пациента, у которого было измерено метилирование.