Таким образом, возникающие по разным причинам изменения ДНК создают почву для старения организма и его неизбежной гибели. Причем данные многочисленных исследований подтверждают мысль о том, что неустойчивость первичной структуры ДНК — явление вовсе не уникальное, а общебиологическое, не досадное исключение из правила, а естественная неизбежность, фундаментальная закономерность, свойственная всему живому.
Однако не следует думать, что причины старения кроются лишь в изменениях структуры ДНК. Это только одна причина из целого их комплекса, приводящего в конце концов к старению и смерти.
Даже если представить себе, что организм находится в идеальных, с точки зрения физиологии, условиях существования, тем не менее ему не удастся избежать старения и смерти. Почему? «Недуг, именуемый временем» — такое название старению дал Ф. И. Тютчев. «Время — это объективация человеческим сознанием смертного способа существования» [62]. Действительно, именно время является тем фактором, который оказывает влияние на состояние клетки, ткани, органа и, наконец, организма в целом. В процессе жизнедеятельности в клетках образуются такие небезобидные соединения, как перекись водорода, свободные кислородные радикалы, перекиси липидов, формальдегид и проч. Все они вступают в реакции с ДНК, что приводит к ее деградации и в конечном счете к окончательному разрушению. Следовательно, чем дольше живет клетка, тем больший груз опасных веществ она накапливает. Почему же не репарируются повреждения, вызванные этими соединениями? Это непростой вопрос. Для работы репарационных ферментов поврежденный участок ДНК прежде всего должен быть доступен, то есть ДНК не должна находиться в спирализованном состоянии. В противном случае ферменты просто не смогут найти повреждение и исправить его. Возможно, это и происходит в стареющих клетках, так как уровень репараций в них снижается, а протяженность спирализованной ДНК повышается. Исследованиями радиобиологов было показано, что существует четкая корреляция между эффективностью репарации и видовой продолжительностью жизни (эта зависимость прослеживается для разных представителей класса млекопитающих, от полевок до человека).
Другой причиной, вносящей свой вклад в дело старения, может являться так называемая «ДНК старения». Она была идентифицирована у сумчатого гриба (аскомицета). Оказалось, что эта ДНК у молодых клеток гриба входит в состав митохондриальной ДНК. Однако на определенном этапе она выщепляется из мтДНК и начинает автономно реплицироваться в форме клеточной плазмиды. Интересно, что в мутантных клетках-долгожителях ядерная ДНК, как оказалось, сдерживает влияние этой плазмиды, тормозя ее выщепление из митохондриального генома и экспрессию ее генов. С течением времени эта плазмида столь сильно размножается, что замещает собой большую часть митохондриального генома. И уж совсем необычным является тот факт, что в ядре клетки есть гены, которые контролируют переход «ДНК старения» из интегрированного состояния в мигрирующую плазмиду. Обнаружение «ДНК старения» в клеточном ядре говорит о том, что ядерная ДНК каким-то образом направляет ее к себе. В конечном счете плазмидная ДНК так безудержно размножается, что вытесняет нормальные последовательности ядерной ДНК клетки. Это приводит к многочисленным изменениям в работе генетического аппарата со всеми вытекающими негативными последствиями.
Однако может иметь место и обратный процесс (он обнаружен у другого гриба — нейроспоры), когда мобильные ядерные гены внедряются в мтДНК, причем в весьма ответственном месте ее генома — там, где локализованы гены, контролирующие синтез рибосомальной РНК. В результате способность к синтезу рРНК нарушается, что приводит к дефициту рибосом и последующему нарушению биосинтеза митохондриальных белков. А итог все тот же — старение и смерть клетки и всего организма. Причина же этого — безобидный на первый взгляд процесс — обмен своими собственными (не чужеродными!) последовательностями ДНК между ядром и митохондриями. Удивительнее всего, что процесс этот является генетически предопределенным, таким образом, он в прямом смысле подготавливает почву для развития старения и смерти.
Известно, что в организме помимо репараций действуют и другие линии защиты, которые, однако, при ближайшем рассмотрении оказываются «двуликими Янусами». К примеру, важным компонентом защиты является комплекс гемсодержащих белков цитохром Р-450. Эти белки могут обезвреживать потенциально канцерогенные вещества, однако они же катализируют превращение потенциальных канцерогенов в активные, тем самым подвергая организм реальному смертельному риску — канцерогенезу. Получается, что система, призванная защищать организм, таит в себе и скрытую опасность. По всей видимости, длительность существования организма зависит от соотношения благотворной и разрушительной способностей организменных защитных систем.
Читать дальше
