Международная исследовательская группа под руководством специалистов из Института эволюционной биологии в Барселоне (Испания) идентифицировала более 2000 генов, связанных с долголетием человека, изучая эволюционные адаптации к самым разным условиям жизни у других млекопитающих. Статья об этом опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution.
По словам ученых, эта работа — крупнейшее сравнительное исследование геномики, проведенное на сегодняшний день, — открывает двери для разработки новых терапевтических методов для лечения заболеваний, связанных со старением, на основе знаний эволюционной биологии.
Ученые поставили перед собой цель выяснить, что определяет продолжительность жизни каждого из 57 изученных ими видов млекопитающих, зная, что генетическая и фенотипическая информация связана с той или иной экологической адаптацией, способствующей долголетию. Например, продолжительность жизни возрастает у тех видов, что приспосабливаются к жизни на деревьях, обитают под землей или имеют большую массу тела, поскольку все эти адаптации позволяют избежать нападения хищников. Таким образом выявилась весьма существенная разница в генотипах между млекопитающими с коротким периодом жизни, такими, как землеройки и мыши, живущие всего около двух лет, и долгоживущими видами, такими как киты, которые могут прожить до 200 лет. Люди находятся где-то посредине, проживая максимум до 120 лет.
До сих пор в большинстве исследований гены долголетия человека изучались путем сравнения геномов лишь у людей, у которых продолжительность жизни варьируется намного меньше, чем среди других млекопитающих.
Новое исследование позволило выявить более 2000 новых генов, связанных с долголетием у людей, и впервые в результате эволюционного сравнительного исследования геномики были идентифицированы гены, которые участвуют в восстановлении ДНК, свертывании крови и иммунных реакциях, влияющих на продолжительность жизни. Интересно, что большинство выявленных адаптаций не обнаруживается в современных человеческих популяциях или частота встречаемости соответствующих аллелей оказывается ниже 1%. Следовательно, почти ни один из этих предположительно важных вариантов нельзя было бы обнаружить с помощью полногеномных ассоциативных исследований. Найдены также гены, кодирующие более стабильные белки у долгоживущих видов.
«Когда вы сравниваете только человеческие геномы, вы видите различия между генами, которые кодируют небольшие различия в продолжительности жизни между людьми, но генетическая структура, возможно, основана на мутациях, которые произошли и закрепились миллионы лет назад в нашей эволюционной линии», — объясняет Аркади Наварро, один из руководителей группы исследователей, работающий в лаборатории эволюционной геномики Института эволюционной биологии.
«Используя вариации, которые наличествуют между другими видами млекопитающих, мы можем гораздо ближе подойти к выявлению геномных различий, важных для долголетия, которые при этом не выявляются на генетическом уровне между самими людьми», — считает другой соруководитель исследования, Херард Мунтане, также работающий в Институте эволюционной биологии.
Один из эффектов, наблюдаемых у всех млекопитающих после определенного возраста, заключается в том, что протеом — совокупность всех белков, экспрессируемых геномом и производимых клетками, — дестабилизируется по причинам, которые еще не совсем понятны, но все это способствует постепенной деградации организма. Ученые обнаружили, что дестабилизация белков у каждого вида происходит в весьма разном возрасте, и это тоже наводит на размышления о возможных причинах долголетия того или иного индивидуума. В результате этого исследования было выявлено, что белки, содержащие аминокислотные изменения в более старых организмах, значительно более стабильны, чем белки в короткоживущих организмах.
«Мы считаем, что белок более стабилен, если он продолжает функционировать в течение более длительного времени внутри клетки, не разрушаясь. Мы видели, что эта общая стабилизация протеома заложена в основном в генах, которые, как мы обнаружили, связаны с возрастом и долголетием», — заключил Мунтане.
Новое исследование в перспективе позволит разработать терапевтические методы для лечения заболеваний, связанных со старением и со здоровьем людей в целом. Сравнение же генома человека с геномами других млекопитающих — сравнительная геномика — сулит новые необычные перспективы. «Мы могли бы изучить любой иной аспект человеческого здоровья или заболеваний, например, охватить проблемы повышенного артериального давления, избытка холестерина, онкологические заболевания, используя тот же подход», — говорит Мунтане.
В будущем возможны также эксперименты с вмешательством в геномы животных, которые могли бы повысить стабильность протеома, улучшить здоровье или увеличить продолжительность жизни.