Полина Лосева - Против часовой стрелки. Что такое старение и как с ним бороться

Но что самое удивительное – от сортировки мусора в доме не становится чище. То тут, то там от него отваливаются частички. Каждый раз, когда мы его выносим или передвигаем из угла в угол, приходится внепланово перемывать полы. Иногда я думаю: а что мы, собственно, выигрываем? Мы тратим место, силы и ресурсы на то, чтобы мусора в доме стало только больше.

И если человек еще может отказаться от раздельного сбора мусора и сохранить свое душевное равновесие, пусть и ценой благополучия планеты, то отдельно взятой клетке это не под силу. Клетка, как и мы, страдает от мусорной катастрофы – старение внутри нее проявляется в виде испорченных молекул: жиров, белков и ДНК. Но сортировка и переработка отходов стоит довольно дорого, а кроме того, плодит дополнительные отходы. В такой ситуации выживание определяется только экономическим благополучием клетки: хватит ли у нее сил и энергии, чтобы уничтожать мусор быстрее, чем он копится.

Рассказ о внутриклеточном мусоре я начну с мутаций в ДНК. Они не похожи на мусор в прямом смысле слова – ведь ДНК при этом остается целой и функциональной, – а напоминают, скорее, пятна на обоях. Правда, именно эти пятна и досаждают клетке сильнее всего.

Минимальной поломкой, единицей старения ДНК можно считать точечные мутации. Чаще всего это замена одного нуклеотида ("буквы") на другой. Но бывает и по-другому: в тексте гена могут появиться новые "буквы" (инсерция), а также исчезнуть (делеция) или поменяться местами (инверсия) уже существующие.

Язык нашего генетического кода избыточен, а текст, записанный им, огромен – около трех миллиардов "букв". В геноме каждой клетки они образуют около 20 000 генов – участков ДНК, которые содержат информацию о строении какой-нибудь молекулы. В большинстве случаев замена или удаление одной или нескольких "букв" не оказывает никакого влияния ни на работу ДНК, ни на качество записанной в ней информации, ни на жизнь клетки и тем более организма. Такие мутации, которые проходят незамеченными, называют нейтральными. Но есть и те, что меняют "смысл" гена, то есть его работу или структуру кодируемой молекулы, их можно считать значимыми. Именно они двигают старение на более высоком, клеточном уровне.

Точечные мутации – это в некотором роде неудачные попытки клетки справиться с поломками в ДНК. Все начинается с того, что в каком-то месте "текста", на одной из цепей, одна "буква" по какой-то причине ломается или превращается в другую. При этом рушится основной принцип, по которому построена ДНК: две нити, состоящие из нуклеотидов, должны быть комплементарны друг другу. Это значит, что напротив любого аденинового нуклеотида (А) на другой цепи должен находиться тиминовый (Т), а напротив гуанинового (Г) – цитозиновый (Ц). Пары А – Т и Г – Ц одинакового размера, поэтому вся спираль получается одинаковой толщины.

Как только друг напротив друга оказываются некомплементарные нуклеотиды, на цепи возникает выпячивание. Его распознает система репарации – группа белков, которые отвечают за ремонт ДНК. Они отрезают участок поврежденной нити и достраивают его заново, чтобы он подходил (был комплементарен) к нетронутой цепи. Однако не во всех случаях система репарации верно определяет, какая из цепей "неправильная". Белки то и дело промахиваются – и тогда в ДНК закрепляется ошибка, то есть мутация.

Кроме того, белки репарации могут остановить деление клетки, если повреждений накопилось слишком много. Это служит защитой от опухолевой трансформации – ведь если сразу несколько генов в клетке оказались изменены, то она может начать неконтролируемо размножаться. Поэтому мутации в конечном счете приводят к тому, что клетка теряет способность делиться или – если система репарации не успела забить тревогу – становится раковой.

Вот приблизительный список тех, кто вносит смуту в нашу ДНК и ответственен за первичные поломки:

1. Ультрафиолетовые лучи . Они рвут одну из связей внутри тиминовых нуклеотидов, а новая образуется уже между двумя соседями (получается тиминовый димер). Чем больше в клетке таких димеров, тем выше шанс, что система репарации один из них пропустит. Это происходит, например, в коже больных ксеродермой – я приводила это заболевание в качестве примера ускоренного старения, – из-за врожденного дефекта системы репарации клетки не справляются с количеством мутаций и перестают делиться. А те, кто все-таки смог размножиться невзирая на поломки, дают начало опухолям.