Кодекс долголетия. Что заставляет нас стареть, зачем это нужно и как «обмануть» эволюцию: пошаговое руководство

Повреждение ДНК – это не единственная причина, по которой мы стареем. В этом участвуют и другие процессы: сахарные поперечные связи, агломерация белков и дефекты митохондрий. Эти процессы развиваются десятилетиями. Поскольку больные прогерией не доживают и до двадцати лет, у них не накапливается, например, достаточно сахарных поперечных связей для образования катаракты, или достаточно белковых агломераций в мозге, которые вызывают болезнь Альцгеймера. Тем не менее больные прогерией действительно выглядят как старики, потому что и при прогерии, и при нормальном старении результат примерно одинаков: массовое отмирание клеток. Но вот причины у этого разные: при прогерии клетки умирают из-за коллапса ядер, а при нормальном старении клетки умирают из-за накопления белков, дефективных митохондрий или поперечных связей.

Болезни, подобные прогерии, показывают, что повреждения ДНК – это еще не вся история. Далеко не вся, потому что то, что происходит вокруг ДНК, тоже очень важно. Эти процессы определяют, какие части ДНК активны и, соответственно, передают инструкции по сборке определенных белков. Давайте я объясню это подробнее. ДНК скручена в тугую пружину внутри ядра клетки. Она навивается вокруг специальных «катушек» (которые состоят из белков). Эти «катушки» определяют, насколько туго скручиваются те или иные участки ДНК. Чем менее туго скручена ДНК, тем она активнее и лучше передает инструкции по сборке белков. Когда мы стареем, этот процесс перестает работать гладко. Некоторые участки ДНК слишком сильно разворачиваются, другие, напротив, слишком сильно скручиваются. В результате клетка функционирует уже не так хорошо, как должна. Наука, изучающая скручивание и раскручивание ДНК, называется эпигенетикой, и это очень интересная развивающаяся отрасль. (Существуют и другие эпигенетические механизмы, но они лежат за пределами тематики этой книги). Эпигенетика объясняет, почему повреждение ДНК – лишь часть истории. То, что происходит вокруг ДНК, скорее всего, даже важнее.

Кроме того, определенную роль в старении играет и еще один связанный с ДНК процесс: укорачивание теломер. Теломеры – это части ДНК, но не простые: это конечные участки цепочек ДНК. Теломеры не дают нитям ДНК развязаться. ДНК в ядре клетки можно сравнить с коллекцией ниток. В каждом ядре клетки содержится 46 связок ниток – 46 цепочек ДНК. Одну связку ниток ДНК называют хромосомой. Если взять одну связку ниток и развернуть ее, получив одну большую нитку, то на ее концах вы найдете теломеры. Теломеры входят в ДНК, но не содержат никаких инструкций для сборки белков.

Какова функция теломер? Теломеры не дают ниткам ДНК развязаться на концах. Их можно сравнить с маленькими пластиковыми наконечниками на концах шнурков для ботинок, которые не дают им распуститься. Природа изобрела такие наконечники – теломеры – для нашей ДНК. Какую роль они играют в старении?

Каждый раз, когда наши клетки делятся, теломеры становятся чуть короче. Это происходит потому, что клеточным механизмам приходится развязывать все эти связки ниток, чтобы скопировать их, а в процессе они «забывают» маленькую частичку в конце. После определенного количества делений клетки (обычно – около 60) теломеры становятся настолько короткими, что больше не обеспечивают надежной защиты: ДНК начинает развязываться и становится нестабильной, подобно растрепанному шнурку, с которого слетел наконечник. Развязанная, нестабильная ДНК не может функционировать нормально, потому что именно в ДНК содержатся инструкции по сборке всех белков, поддерживающих жизнь в клетке.

Теломеры – это наконечники цепочек ДНК, или хромосом (связок нитей). Чем чаще делятся клетки, тем больше укорачиваются теломеры.

Теломеры можно считать своеобразным механизмом обратного отсчета. С каждым новым отсчетом – делением клетки – клетка все ближе приближается к смерти, потому что теломеры укорачиваются. Зачем природа создала такую систему? Разве не было бы лучше, если бы теломеры никак не менялись, и наши клетки всегда оставались молодыми и здоровыми?

Главная причина существования теломер состоит в том, что они защищают нас от рака. Теломеры функционируют как защитный механизм. Давайте предположим, что клетка превращается в раковую и начинает неконтролируемо делиться. Это приведет к очень быстрому укорочению теломер (они становятся короче с каждым делением клетки), после чего ДНК клеток растреплется, и раковые клетки самоуничтожатся. Таким образом, этот механизм постоянно защищает нас от образования новых раковых клеток. Каждый день в организме формируются тысячи раковых клеток, которые погибают благодаря этому защитному механизму. Но даже этот механизм не идеален. Иногда мутации (новые характеристики) позволяют раковым клеткам избежать гибели, вырабатывая белок, автоматически удлиняющий теломеры. Этот белок, теломераза, не дает теломерам укорачиваться после каждого деления клетки и позволяет раковым клеткам делиться бесконечно, по сути, становясь бессмертными.