Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
87
При изучении свойств ДНК с возрастом утвердилось положение, что нарушения в этой макромолекуле вызывают изменения в состоянии генов: потерю информации и т. д. Иными словами, изменения в ДНК приводят к сдвигам в состоянии заключенных в ней генов.
Вместе с тем многое станет ясно, если принять также противоположную альтернативу: изменения отдельных генов в ходе старения в конце концов могут повлиять на свойства ДНК. С этих позиций можно понять сочетание выраженности возрастных изменений с, казалось бы, небольшими сдвигами в структуре ДНК.
Для выяснения молекулярно-генетических механизмов старения, для анализа возрастных изменений отдельных генетических локусов существует подход, раскрывающий широкие возможности. Его можно было бы назвать функциональным, так как он определяет состояние генетического аппарата по его активности (если можно так выразиться, по его работоспособности). Ведь в конечном итоге функция гена состоит в запуске синтеза белка определенной структуры, в определенном количестве. При деятельности всего генетического аппарата одни гены активизируются, другие — подавляются.
Информация с ДНК считывается в ходе образования на ней информационной РНК. Содержание и обмен различных типов РНК определяет все последующие этапы сборки молекул белка. При старении изменяется функция ДНК. Во многих клетках в старости изменяется содержание и обновление РНК. Так, концентрация РНК в некоторых нейронах 80-летних людей в 1,5 раза меньше, чем у 60-летних. По данным нашей лаборатории, при старении изменяется соотношение различных функций РНК и это существенно влияет на процесс биосинтеза белка.
Молекула ДНК в ходе жизнедеятельности клетки может периодически повреждаться, нарушаться. Ее стойкость во многом определяется тем, что существуют системы, ремонтирующие ДНК в ходе жизни,— системы репарации. Р. Александер (1967), М. М. Виленчик (1970) предполагают, что при старении страдают системы репарации ДНК и это ведет к нарушению ее структуры.
Итак, при старении возникают бесспорные изменения функции генетического аппарата.
88
ОБЩАЯ ФОРМУЛИРОВКА ГЕННО-РЕГУЛЯТОРНОЙ ГИПОТЕЗЫ
Все клетки в организме произошли от единственной клетки — оплодотворенного яйца. Вот почему, несмотря на существование до тысячи различных типов клеток в сложном организме млекопитающих, они содержат одинаковый геном — ДНК с одинаковым набором информации. Следовательно, дифференцировка, возникновение того или иного типа клеток, характер последующей структуры и функции клеток организма зависят не от различий в строении ДНК в разных клетках одного и того же организма, а от особенностей реализации генетической информации, регулирования генетической активности. В человеческой памяти существует множество слов. Однако для выражения определенной мысли необходимо подобрать только часть, связав их определенным смыслом. Подобно этому, для специализации, дифференцировки различных клеток нужны своя система активности генов, определенный набор белков, соответствующее пространственное их расположение.
В ДНК каждой клетки содержится достаточное количество информации для воспроизведения любого типа клеток данного вида животного. При определенных теоретически возможных условиях каждая клетка могла бы сыграть роль половой клетки. Английский ученый Г. Гер-дон в неоплодотворенную икринку лягушки с инактнви-рованным ядром ввел ядро, полученное из клетки кишечника лягушки другого вида. Из этих гибридных икринок выросли лягушки, похожие на тех, из ядра которых были взяты молекулы ДНК. Следовательно, в ядре клетки слизистой оболочки находилась вся необходимая для развития организма информация. Перемещение этого ядра в новую клетку, с иными регуляторными связями привело к коренной перестройке реализации генетической информации, содержащейся в ДНК.
Важнейшая линия связи старения со всем ходом индивидуального развития организма состоит в том, что старение также связано с изменением регулирования генетического аппарата клетки. В 1965 г. автор этой книги выдвинул генно-регуляторную гипотезу старения. В соответствии с этой гипотезой первичные изменения в процессе старения возникают в регуляторных генах, в геномной
89
регуляции. Это приводит, во-первых, к изменению соотношения синтеза отдельных белков; во-вторых, к сокращению потенциальных возможностей активации системы биосинтеза определенных белков; в-третьих, к качественным изменениям структуры белковых молекул за счет изменения их полипептидного состава; в-четвертых, к активизации генетических локусов, определяющих синтез белков, ранее не свойственных данной клетке. Все первичные изменения в регуляторных генах, в биосинтезе белка могут объяснить возрастные сдвиги структуры и функции клетки. При определенной степени нарушения геномной регуляции в ряде клеток включаются активные механизмы их гибели.
Итак, с позиции генно-регуляторной гипотезы старение клетки — результат перв^ных изменений в регуляторных генах, ведущих к сдвигам в биосинтезе белка и заканчивающихся гибелью клеток. На различных этапах развития этого процесса благодаря сдвигам геномной регуляции мобилизуются также приспособительные механизмы, направленные на увеличение продолжительности жизни. Нельзя отрицать, что по мере прогрессирования старения нарушения могут наступать и в структурных генах, вызывая качественные сдвиги содержания, соотношения, расположения аминокислот в белковой молекуле.
