Загадка нестареющей медузы. Секреты природы и достижения науки, которые помогут приблизиться к вечной жизни

Ученые научились стимулировать производство меланина в коже мышей без влияния ультрафиолета. Возможно, однажды они перенесут этот опыт на людей. При этом используется маленькая молекула, похожая на те, что возникают в теле при воздействии солнечных лучей. Организм не различает, идет ли сигнал от искусственно введенной молекулы или он действительно подвергается воздействию ультрафиолетового облучения. В результате мы получаем коричневую кожу.

* * *

В 2016 году японец Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по медицине за открытие в наших клетках механизма аутофагии. «Ауто» означает «самого себя», а «фагия» — «поедание». «Самопоедание» звучит скорее как некое заболевание, чем как метод борьбы со старением. Но это очень важный процесс. При аутофагии клетки едят не всё подряд. Они уничтожают свои поврежденные части. Это могут быть отдельные молекулы или целые органеллы (органы клеток). Аутофагию можно считать уборкой клетки: убирается молекулярный мусор и старые части клеток.

Такая уборка клеткам нужна, ведь определенные их части постоянно повреждаются, и если поврежденные молекулы и органеллы не ликвидировать, мы точно не сможем жить дольше: клетка превратится в микроскопический склад ненужных вещей и не сможет нормально функционировать.

Представьте: когда клетка обнаруживает поврежденные молекулы или органеллы, она образует вокруг них некий пузырь, словно кладет в мешок для мусора. А затем переносит его в особую часть клетки, называемую лизосомой, — на завод по переработке мусора. Здесь находятся специальные энзимы, расщепляющие поврежденные молекулы до мельчайших строительных элементов. Затем многие из этих элементов используются заново и отправляются обратно в клетку.

Готовые к борьбе голые землекопы

Ученые, сравнивая в лабораторных условиях клетки голого землекопа и мыши, обратили внимание на то, что в клетках голого землекопа гораздо активнее идет процесс аутофагии («уборки»). И другой процесс, похожий на аутофагию: работают протеасомы, разрушающие дефектные белки. Как вы помните, голые землекопы гораздо устойчивее к воздействию ДНК-повреждающих химикатов, тяжелых металлов или высокой температуры. Очевидно, это объясняется их выдающейся способностью к регенерации тканей.

Повреждения возникают постоянно, так что клеточным уборщикам отдыхать некогда. Но иногда им нужна особая помощь. Случиться такое может по нескольким причинам.

Во-первых, если клеткам не хватает строительного материала. Например, аминокислот для строительства новых важных протеинов. Если их поступает недостаточно снаружи (например, с пищей), приходится использовать внутренние резервы. Для этого клетка начнет разрушать в первую очередь поврежденные протеины.

Во-вторых, при гормезисе. После пережитых сложностей клетка заполнена поврежденными молекулами. Их нужно убрать как можно быстрее, чтобы клетка вернулась к здоровому состоянию. Если поврежденных молекул слишком много, клетка запускает аутофагический толчок: призывает на помощь уборщиков и следит за тем, чтобы те поскорее все очистили. Таким образом, чтобы работал процесс гормезиса, необходимо наличие клеточных уборщиков.

Так, если подвергнуть нематоду C. elegans тепловому шоку, она проживет дольше благодаря гормезису. Но если предварительно удалить из клетки уборщиков, никакого продления жизни не получится.

Для всех людей крайне важно, чтобы клеточные уборщики работали эффективно. Но особенно — для пожилых.

К сожалению, обычно количество аутофагов в клетках с возрастом сокращается. Уборщики начинают лениться. Ученые предполагали, что в старых клетках больше поврежденных молекул из-за того, что с возрастом клетки в принципе легче повреждаются. Но клетка динамична. И постепенно количество аутофагов в ней уменьшается, поэтому мусор убирать становится некому, это не менее важная причина его накопления в клетке.

Ученые, занимающиеся вопросами противодействия старению, получили новую задачу: подстегнуть клеточных уборщиков. В лабораторных условиях мыши с увеличенным количеством аутофагов не просто живут дольше — они становятся более подтянутыми и сильными.

В то же время вывести абсолютно лишенную аутофагов мышь невозможно. Такие особи умирают еще в утробе. А при искусственном ограничении количества аутофагов — если намеренно заставить уборщиков лениться — поврежденные протеины и органеллы накапливаются в клетках мыши. Животные слабеют и болеют.