Ученые картировали геном акулы, раскрывая секреты ее долголетия

Гренландская акула, прожившая около 400 лет, является самым долгоживущим позвоночным в мире, но мало что известно о ее впечатляющем долголетии. Теперь международная группа ученых впервые картировала ее геном, потенциально раскрывая некоторые из ее секретов против старения.

Исследование (опубликованное в виде препринта на bioRxiv и еще не прошедшее рецензирование) дает полное представление о генетическом строении акулы, что должно помочь пролить свет на некоторые гены и процессы, лежащие в основе ее необычайной продолжительности жизни. 

«Геном гренландской акулы — это важнейший шаг к пониманию молекулярных механизмов старения этого исключительно долгоживущего вида», — сказал соавтор исследования Стив Хоффманн из Института старения имени Фрица Липмана, говоря о важности работы группы.

На основании полученных ими на данный момент результатов можно сделать вывод, что набор инструментов для восстановления ДНК неуловимой акулы может, по крайней мере, частично отвечать за продление ее жизни. «Анализ данных показывает, что улучшенное восстановление ДНК может играть важную роль в ее чрезвычайной продолжительности жизни», — пояснил профессор Арне Сам, первый автор статьи.

У гренландской акулы (Somniosus microcephalus) огромный геном, содержащий около 6,5 миллиардов пар оснований ДНК, или строительных блоков. Для справки, у людей их около 3 миллиардов, в то время как самый большой геном среди всех организмов принадлежит удивительно маленькому папоротнику и содержит колоссальные 160 миллиардов пар оснований.

Тем не менее, новое исследование показало, что у гренландской акулы самый большой геном среди всех других акул, секвенированных на сегодняшний день, и, что удивительно, он полон повторяющихся и часто самовоспроизводящихся элементов. Эти транспонируемые элементы перемещаются из одного места генома в другое и могут нарушать нормальную функцию генов – поэтому их иногда называют «прыгающими» или «эгоистичными» генами. 

Они составляют более 70 процентов генома гренландской акулы, что, как можно было бы ожидать, должно было бы пагубно сказаться на ее выживании, но, похоже, это не так. Фактически, исследователи предполагают, что гены прыжков могли фактически способствовать экстремальной продолжительности жизни акулы, предоставляя другим генам возможность управлять молекулярным механизмом, который она использует для размножения.

«Мы склонны предположить, что эволюция гренландской акулы нашла способ уравновесить негативное влияние мобильных элементов на стабильность ДНК — путем захвата самого механизма мобильных элементов», — предположил Сэм. Поступая так, акула могла выработать способ дублирования генов, участвующих в восстановлении ДНК, чтобы лучше исправлять повреждения ДНК, характерные для старения.

Группа ученых также обнаружила специфическое изменение в белке p53 — важном супрессоре опухолей, который мутирует примерно в половине случаев рака у человека и играет важную роль в продолжительности жизни многих организмов.

«Эта работа является краеугольным камнем для лучшего понимания основ экстремальной физиологии гренландской акулы. Кроме того, она помогает нам впервые оценить их геномное разнообразие и, таким образом, размер популяции этого уязвимого вида», — прокомментировал соавтор Джон Фленг Стеффенсен из Копенгагенского университета.

Эта работа принесет пользу не только гренландской акуле — ее результаты могут оказаться революционными для целого ряда организмов, включая нас.

«Изучение генетических основ огромного разнообразия продолжительности жизни на всем древе жизни открывает совершенно новую перспективу для изучения механизмов, обеспечивающих исключительное долголетие», — добавил соавтор исследования Алессандро Челлерино.