Результаты экспериментов, проведенных шведскими учеными, значительно укрепили позицию митохондриальной теории старения. Эта теория связывает процесс старческой деградации организма с системными дефектами в работе внутриклеточных энергетических станций, называемых митохондриями.

Что такое митохондрии? Это шаровидные или же сигарообразные структуры, которые обеспечивают энергетические потребности практически любых клеток, имеющих ядра. Именно из таких клеток (их называют эукариотными) состоят все сложные организмы, в том числе и читатели этой статьи. В митохондриях происходят реакции клеточного дыхания и синтеза молекул АТФ, аденозинтрифосфорной кислоты. В этих молекулах запасается химическая энергия, которая по мере необходимости тратится на великое множество энергоемких процессов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки.

Обычно клетка содержит несколько тысяч митохондрий, однако их количество может колебаться в очень широких пределах - от одной единственной до сотни тысяч. Митохондрии часто группируются в скопления, одно из которых представлено на иллюстрации. Они даже обладают собственным геномом, который у человека представлен кольцевой молекулой ДНК, образованной шестнадцатью с половиной тысячами нуклеотидных пар. Информация, закодированная в этом геноме, используется для синтеза нескольких белков, необходимых для внутриклеточного дыхания. Деление клетки сопровождается и размножением митохондрий, копии которых расходятся по дочерним клеткам. Перед делением митохондрия, как и клеточное ядро, удваивает свою ДНК. Этот процесс катализируется специализированным ферментом ДНК-полимеразой гамма, который присутствует лишь внутри митохондрии.

Поскольку именно в митохондриях происходит выработка энергии, вполне естественно предположить, что сбои в их работе сопровождают или даже запускают процессы старения клетки и всего организма. Эта гипотеза была выдвинута несколько десятков лет назад, и к настоящему времени она подкреплена не только множеством экспериментальных данных, но и весьма глубокими соображениями общебиологического характера. Однако до сих пор ей все же не хватало прямых подтверждений, полученных в опытах на близких к человеку животных - иными словами, на млекопитающих. И вот теперь этот пробел до некоторой степени заполнен генетиками из Стокгольма, во главе которых стоит профессор Каролинского института Нильс-Горан Ларссон. Хоть эти ученые и не доказали митохондриальную теорию старения, они, безусловно, сделали ее намного правдоподобней.

Исследования, о которых идет речь, начались более трех лет назад. По ходу дела Ларссон и его коллеги сконструировали новую линию генноинженерных мышей, наделенных мутантной версией гена, ответственного за синтез уже упоминавшейся ДНК-полимеразы гамма. Необходимо отметить, что этот энзим не только отвечает за самокопирование ДНК митохондрий, но и устраняет спонтанные повреждения, возникающие в процессе ее репликации. Стокгольмские экспериментаторы так сконструировали мутантный ген, что кодируемая им полимераза осталась в состоянии катализировать удвоение митохондриальной ДНК, однако потеряла большую часть своих ремонтных способностей. Поэтому в организме мышей новой линии очень быстро возникают и накапливаются необратимые дефекты митохондриальной наследственной информации.

Надо сказать, что жизнь этих мучеников науки оказалась весьма краткой и не слишком веселой. Уже в полугодовалом возрасте у них появились такие симптомы преждевременного старения, как облысение, искривления позвоночника, снижение способности к размножению, анемия и остеопороз. Половина мышей погибла, прожив менее сорока восьми недель, а самая старая из них протянула всего лишь год и два месяца. У обычных мышей самые первые признаки старения можно увидеть не ранее сорока недель после рождения, и при хорошем уходе длительность их земного существования порой превышает два года. В общем, мутантные животные явно одряхлели задолго до положенного им срока - в полном соответствии с митохондриальной теорией старения. "Old before its time", - именно так охарактеризовали эту ситуацию редакторы Nature, которые поместили фотографии несчастных грызунов на обложке последнего выпуска этого журнала.

Источник:
Premature ageing in mice expressing defective mitochondrial DNA polymerase
Nature, vol. 429, 417-423 (2004)