Москалев А.А. Старение и гены

Подождите немного. Документ загружается.

1.3.2. Нематоды

Почвенная нематода Caenorhabditis elegans была вве-

дена как модельный организм в биогеронтологию Сиднеем Брен-

нером в 1974 г. (Brenner, 1974). Она имеет ряд преимуществ. Это

животное характериузется малой продолжительностью жизни,

составляющей в норме 15 дней, начиная со стадии яйца

(Mooijaart et al., 2005). Нематоды прозрачны в течение всей

жизни, что дает возможность исследовать развитие клеток и орга-

нов под микроскопом. Они довольно малы (1 мм в длину), что по-

зволяет выращивать их в огромных количествах в стандартных

условиях на чашках Петри или в жидкой культуре. C. elegans —

первый и единственный многоклеточный организм, у которого

была исследована вся последовательность клеточных поколений,

включая 959 соматических клеток (Baumeister et al., 2006). У дан-

ного объекта 12 хромосом. Геном нематоды секвенирован и имеет

размер около 100 Мб. Около трети из 19 100 ее генов гомоло-

гичны генам человека (Vijg, 2007).

Для выяснения вклада тех или иных генов в старение необ-

ходимо выравнивание генетического фона. Однако интенсивный

инбридинг приводит к фиксации в гомозиготной форме вредных

рецессивных мутаций, часто возникающих у любого вида. У само-

оплодотворяющейся C. elegans быстро наступает гомозиготность

по всем новым мутациям. В результате вредные мутации быстро

удаляются, а гетерозис (гибридная сила) встречается довольно

редко (Shmookler Reis et al., 2006).

После завершения стадий развития и короткого репродуктив-

ного периода нематода C. elegans становится организмом, полно-

стью состоящим из постмитотических клеток (Raices et al., 2005).

Таким образом, она служит моделью старения постмитотических

тканей, таких как нервная и мышечная системы у человека.

Старение характеризуется постепенными дегенеративными

изменениями во многих тканях. На мелких модельных объектах

сложно делать прижизненные измерения физиологических пока-

зателей. Тем не менее некоторые из них отслеживаются и у C. ele-

gans, включая угасание таких физиологических процессов, как

движения тела, нагнетание пищи в глотку, откладка яиц, частота

дефекаций, а также потеря целостности тканей, изменение распре-

деления желтка, снижение числа спермиев, увеличение размеров

тела, накопление флуоресцентного материала (липофусцина), на-

рушение стабильности хроматина (Huang et al., 2004).

У этой нематоды был получен первый в истории мутант-долго-

житель и охарактеризован первый ген продолжительности жизни

(Klass, Hirsh, 1976; Friedman, Johnson, 1988). Данный объект по-

зволил выявить такие консервативные в эволюции механизмы ре-

гуляции продолжительнсти жизни, как инсулиновый сигналинг,

TOR-путь, липофильный сигналинг гонад.

Методическим достоинством нематоды является возможность

применения на целостном организме масштабной интерференции

РНК. С помощью данной методики вместе с пищей внедряются

в тело C. elegans антисмысловые РНК интересующих генов, поз-

воляя на любой стадии онтогенеза подавлять экспрессию иссле-

дуемого гена в большинстве тканей (Hamilton et al., 2006). В ре-

зультате комбинации классических и молекулярных генетических

методов нематода стала лидером по числу обнаруженных генов

долгожительства (табл. 6).

Нематоды являются удобным объектом поиска новых препа-

ратов антистарения. Возможность введения препарата простым

его добавлением в питательную среду и быстрый анализ изме-

нений делают их удачным объектом для тестирования эффектов

лекарств. Так, было показано, например, что резвератрол (поли-

фенол в составе красного вина) увеличивает продолжительность

ее жизни в присутствии деацетилазы Sir-2.1 (Kaeberlein et al.,

2005b). Выявлено, что антиконвульсионные препараты — этозук-

симид, триметадион и 3,3-диэтил-2-пирролидинон, которые ре-

гулируют нейромышечную активность, увеличивают среднюю и

максимальную продолжительности жизни нематод и задерживают

возрастзависимое снижение физиологических процессов (Evason

et al., 2005).

Подводя итог, следует отметить, что благодаря своим преиму-

ществам при использовании в качестве объекта генетики старе-

ния нематода стала первым организмом, у которого были откры-

ты гены долгожительства. Исследования на нематодах позволили

выявить ключевую генную сеть, плейотропно влияющую на ста-

рение, — инсулиновый сигналинг, а также подтвердить эволю-

ционно консервативную роль сиртуинов, JNK- и TOR-сигналинга,

митохондриальных механизмов, обнаружить регулирующий про-

должительность жизни липофильный сигналинг гонад.

1.3.3. Дрозофила

С полным основанием можно сказать, что Drosophila

melanogaster является наиболее изученным многоклеточным орга-

низмом. Знание устройства генома дрозофилы и организации ге-

нетического контроля большинства физиологических процессов

позволяет считать эту муху одним из наиболее перспективных

объектов генетики старения. В то же время она является старей-