Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Часовые гены меняются с возрастом

По мере старения на смену одним генам, подчиняющимся суточным ритмам, приходят другие.

Часовые гены меняются с возрастом

Нет нужды еще раз напоминать, сколь многое в живом организме зависит от суточных ритмов: это не только чередование сна и бодрствования, но и особенности формирования памяти, перестройка нейронных цепей, иммунитет, обмен веществ и пр. И сон, и иммунитет, и все-все-все управляются огромным числом генов, и ритмические изменения обусловлены тем, что в разное время суток многие из них работают по-разному, их активность то повышается, то понижается.



Если же в ритмах появляются какие-то неполадки, если гены, например, начинают активироваться в неположенное время, или у них вообще исчезает ритмическая активность, то у организма начинаются серьёзные проблемы. Например, известно, что из-за испорченных «часов» развиваются нейродегенеративные процессы, усиливается внутриклеточный стресс, начинаются проблемы с метаболизмом. То же самое, кстати говоря, происходит и с возрастом, поэтому принято было считать, что возрастные заболевания возникают, в том числе, и из-за поломок в регуляции суточных ритмов.

Биологические часы действительно меняются по ходу жизни, однако здесь все дело, видимо, не только и не столько в общем затухании, «выпрямлении» ритмов. Исследователи из Университета штата Орегон решили сравнить, как с возрастом меняются часы у мух дрозофил.

Известно, что активность гена можно определить по количеству матричной РНК (мРНК), которая на этом гене синтезируется. Матричная РНК служит, грубо говоря, посредником между ДНК и молекулярными машинами, собирающими белки. В целом, если пренебречь некоторыми деталями, можно сказать, что чем больше синтезируется мРНК, тем больше получается белка и тем сильнее клетка чувствует работу гена. Синтез РНК, в свою очередь, подчиняется разным регуляторам, среди которых есть и механизм суточных ритмов. И если мы проанализируем, как меняется в течение суток уровень матричной РНК с того или иного гена, то узнаем, зависит ли ген от суточных ритмов или нет.

Именно так и поступили Дэвид Хендрикс (David A Hendrix) и его коллеги: они сравнили РНК, синтезированные на разных генах дрозофил, когда тем было пять дней и пятьдесят пять дней от роду. (Один день жизни дрозофилы можно приравнять к одному году человеческой жизни, так что можно себе представить, какой была возрастная разница между этими подопытными мухами.) И у тех, у других были гены, которые подчинялись суточному расписанию, но с возрастом у многих генов суточные изменения в активности исчезали, и только 45% оставались «ритмически активными» и у пожилых мух. Казалось бы, налицо возрастное отключение биологических часов. Однако, как пишут авторы работы в Nature Communications, у пожилых мух ритмическими внезапно становились другие гены, которые раньше не реагировали на указания внутренних часов.

Часовые гены меняются с возрастом
Супрахиазматическое ядро (suprachiasmatic nucleus) – особая структура мозга рядом с перекрестом зрительных нервов, которая реагирует на смену дня и ночи и задает суточный ритм всему организму

Многие из «позднеритмичных» генов были антистрессовыми. Они работали не только у старых дрозофил, но и у молодых – для этого насекомым нужно было устроить окислительный стресс, поместив их в среду с повышенным содержанием кислорода. Что любопытно, антистрессовые гены, когда они включались в молодых мухах, начинали работать в суточном ритме – то есть так же, как они работали у старых мух. И если у дрозофил отключали ген clock, который считается главным «часовщиком» и от которого как раз зависит ритмическая активность прочих генов, то у молодых насекомых антистрессовые гены переставали работать по суточному циклу.

Из полученных результатов следует несколько важных выводов. Во-первых, как мы уже сказали, нельзя утверждать, что с возрастом биологические часы просто ломаются – то, что некоторые гены со временем перестают «активничать» в суточном ритме, означает, что на их место в биологических часах приходят другие. Во-вторых, как оказалось, некоторые антистрессовые гены работают в ритмическом режиме, вне зависимости от того, в каком возрасте их владелец. В молодости организм способен справляться с тем же окислительным стрессом без дополнительных усилий, и включать соответствующие гены приходится только в крайних случаях, но, если такое произошло, они будут работать опять же «по часам».

Пока непонятно, как изменится эффективность антистрессовых механизмов, если лишить их суточного «расписания»; очень вероятно, что им для эффективного функционирования нужна именно такая временная организация, и что в отсутствие «расписания» антиоксидантные гены перестанут бороться как надо с окислительным стрессом. Так оно или не так, исследователи собираются выяснить в ближайшее время.

Напомним, что некоторое время назад мы писали о похожей работе – в 2015 году в журнале PNAS вышла статья, в которой говорилось, что некоторые из часовых генов человеческого мозга со временем утрачивают свойство следить за суточным ритмом, однако другие, наоборот, с возрастом становятся новыми «деталями» биологических часов.

По материалам The Scientist.

Автор: Кирилл Стасевич





Ссылка на источник

Tags: время, генетика, мозг, сон, физиология
Subscribe

Posts from This Journal “генетика” Tag

Buy for 20 tokens
Глядя на своих детей, каждый из нас рад и спокоен, когда они здоровы, когда смеются, бегают, играют. Когда им не больно. Но есть те, кто видит боль своих детей каждый день, боится отвести глаза, чтобы не потерять своего ребенка, борется за его жизнь. Ирина и Николай Османовы просят Вас о…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments