Митохондрии сбрасывают свою «мусорную» ДНК, и это может стоить нам здоровья

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили ключевой молекулярный процесс, который может способствовать развитию хронического воспаления по мере старения. Если этот процесс удастся точно контролировать, это может открыть пути к поддержанию здоровья в пожилом возрасте. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature.

Открытие посвящено уникальным цепям ДНК, содержащимся в митохондриях – энергетических станциях наших клеток. Выбрасывая свою мтДНК в окружающую цитоплазму, митохондрии могут вызывать воспаление. Однако то, как и почему это происходит, до сих пор не было до конца понято.

В этом исследовании ученые под руководством группы из Института биологии старения Общества Макса Планка в Германии проанализировали образцы тканей людей и подопытных животных, используя в качестве моделей старения и болезней мышей, созданных с помощью генной инженерии.

Они обнаружили, что когда мтДНК не может найти достаточное количество строительных блоков ДНК (дезоксирибонуклеотидов) для репликации, она вместо этого использует строительные блоки РНК (рибонуклеотиды). Эта ошибка в построении приводит к нестабильности мтДНК, что приводит к её выталкиванию из органеллы.

«Наши результаты объясняют на молекулярном уровне, как нарушения обмена веществ могут привести к воспалению в стареющих клетках и старых тканях, и открывают новые стратегии для возможных вмешательств», — говорит молекулярный биолог Томас Лангер из Института биологии старения Общества Макса Планка.

Предыдущие исследования показали, что по мере старения количество дезоксирибонуклеотидов снижается, а это означает, что в старых клетках и тканях, которые стареют или фактически вышли из активной эксплуатации, остается меньше генетических строительных блоков.

Последнее исследование показывает, что недостаток этих строительных блоков заставляет мтДНК вместо этого выбирать рибонуклеотиды, что может объяснить, почему митохондрии отторгают «несовершенные» копии этой молекулы.

Такое отторжение потенциально является одной из ключевых причин воспалений, возникающих в пожилом возрасте, и связанных с ними негативных последствий для здоровья — от некоторых видов рака до нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

«Эта реакция обеспечивает защиту от патогенов, но также может способствовать развитию аутоиммунных и воспалительных заболеваний, а также способствовать старению», — пишут исследователи.

Пока еще не установлено, в какой степени этот тип воспаления возникает в ходе нормального процесса старения или же он возникает при определенных условиях.

Люди живут дольше, чем когда-либо прежде, и это означает, что все биологические механизмы нашего организма работают сверхурочно. С годами стресс, повреждения и воспаления накапливаются, что приводит к ухудшению здоровья.

Если мы сможем лучше понять, как исключить некоторые из этих повреждений — например, как остановить мтДНК, совершающую эти конкретные ошибки при репликации, — то, возможно, мы будем на пути к разработке способов поддержания наших клеток в лучшей форме в пожилом возрасте.

«Уже существует терапия некоторых митохондриальных заболеваний, включающая введение строительных блоков ДНК», — говорит молекулярный биолог Душанка Миленкович из Института биологии старения Общества Макса Планка. «Однако мы пока не знаем, может ли он также облегчить воспаление, которое чаще возникает с возрастом. Было бы интересно это проверить».