Исследователи из израильского университета Бар-Илан в Рамат-Гане сделали важный шаг в изучении механизмов здорового старения. Они разработали биологическую систему под названием PHARAOH (аббревиатура от Positive Posttranslational Modifications Regulator of Healthspan). PHARAOH помогает понять, как можно продлить не только продолжительность жизни, но и ее активную, здоровую часть.
Название проекта, вернее, сокращение PHARAOH, говорит еще и о еврейской истории. Ученые эту тему продолжили развивать. Созданную ими трансгенную мышь они назвали Мозес (то есть, Моисей). Мозесу повезло, благодаря разработке израильтян он может жить на 30% дольше обычных мышей. Все это благодаря особым генетическим изменениям.
Мозес не придерживается строгой диеты и даже имеет лишний вес, но при этом стареет медленнее и остается активным. Это связано с высоким уровнем белка сиртуин (SIRT6), экспрессия которого в организме Мозеса значительно повышена. Именно этот белок позволяет мыши демонстрировать признаки здорового старения, аналогичные тем, которые наблюдаются у животных при ограничении калорий.
Проектом руководит профессор Хаим Коэн, директор Центра долголетия имени Саголя при одном из факультетов Бар-Иланского университета в сотрудничестве с доктором Саги Сниром из Хайфского университета. Докторантка лаборатории Коэна, Сарит Фельдман-Трабельси, разработала вычислительный инструмент PHARAOH.
Суть работы PHARAOH — в анализе посттрансляционных модификаций белков (PTM), таких как ацетилирование. С помощью продвинутых статистических методов инструмент PHARAOH проанализировал последовательности белков у 107 видов млекопитающих с разной продолжительностью жизни. Сравнение показало, какие именно белковые модификации чаще всего встречаются у долгоживущих видов — и, следовательно, играют важную роль в замедлении старения и защите от возрастных заболеваний.
Профессор Коэн поясняет: PTM регулируют жизненно важные клеточные процессы и связаны с устойчивостью к возрастным болезням, включая рак. Сравнивая белки короткоживущих и долгоживущих животных, команда выявила устойчивые модификации, связанные с долголетием, и затем проверила их значимость в лабораторных условиях. Результаты подтвердили: эти изменения играют ключевую роль в биологической защите от старения и болезней.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications под названием «Ацетилома долголетия млекопитающих».
По словам доктора Коэна, в условиях ограничения калорий (или голодания) у животных увеличивается уровень белка SIRT6. Это способствует продлению жизни, снижению воспаления и рисков диабета. У мышей с повышенной экспрессией этого белка наблюдалась почти полная идентичность экспрессии генов с животными, живущими в условиях ограниченного питания. Кроме того, такие мыши сохраняли высокую физическую активность даже в старости.
Особое внимание исследователей привлекли большие млекопитающие, например, киты, которые имеют миллиарды клеток, но крайне редко болеют раком. Исследование показало, что у таких видов имеются специфические PTM, обеспечивающие молекулярную защиту от опухолей. Это открытие может лечь в основу будущих стратегий борьбы с раком, а также с другими заболеваниями, такими, как Альцгеймер или диабет.
Отдельное направление исследования — это изучение белков, которые регулируют продолжительность жизни у короткоживущих организмов, и их поведение в организме долгоживущих животных. Например, белок p53, известный как супрессор опухолей, играет ключевую роль в борьбе с раком. У слонов уровень экспрессии p53 значительно выше, чем у других животных, и это, вероятно, объясняет их устойчивость к онкологии.
Коэн отметил:
«Наши данные дают ясный путь к пониманию того, как модификации белков могут защищать от возрастных заболеваний и способствовать долгой, здоровой жизни. Определяя PTM, связанные с долголетием, мы можем начать разработку лекарств, имитирующих эти природные эволюционные механизмы».
Ученые планируют расширить исследования. На каком-то этапе в них будут включены немлекопитающие, например, черепахи. Это важно, так как черепахи известных своим долголетием. Однако, по словам Коэна, на то, чтобы применить эти знания к человеку, потребуется еще от пяти до десяти лет.