Стабильность генома зависит от продолжительности жизни

Международная группа ученых провела полногеномное секвенирование единичных фибробластов легких четырех видов грызунов с разной максимальной продолжительностью жизни, а также человека. У короткоживущих видов частоты спонтанных и индуцированных соматических мутаций выше, чем у долгоживущих. Авторы предполагают, что виды с большей продолжительностью жизни имеют более точные системы репарации и репликации ДНК.

Credit:
belchonock | 123rf.com

Известно, что при старении в клетках млекопитающих накапливаются соматические мутаций и увеличивается генетическая нестабильность. Тем не менее, до сих пор не была напрямую показана зависимость между продолжительностью жизни и стабильностью генома. Еще в 1970-х годах ученые показали, что в клетках долгоживущих животных активность репарации ДНК после воздействия ультрафиолета выше, чем у короткоживущих. Но эти результаты достаточно сложно интерпретировать из-за различий в физиологии и образе жизни животных, например, активности в дневное время.

Для оценки способности клеток филогенетически близких животных с разной продолжительностью жизни сохранять целостность генома международная группа ученых использовала полногеномное секвенирование единичных клеток. Авторы исследовали частоту возникновения спонтанных соматических мутаций и мутаций, индуцированных мутагеном блеомицином, в единичных фибробластах легких грызунов: мыши, морской свинки, слепого и голого землекопов, а также человека. Максимальная продолжительность жизни составляет примерно 4, 12, 21 и 37 лет для грызунов и 115 лет для человека. Частоту мутаций определяли как отношение числа соматических мутаций к числу пар оснований в геноме. Получили значения 3,6 × 10−7, 1,7 × 10−7, 0,9 × 10−7, 1,4 × 10−7 и 1,7 × 10−7 SNV на пару оснований в геномах мыши, морской свинки, слепого и голого землекопов и человека, соответственно.

Таким образом, авторы обнаружили самые большие различия между мышью и другими видами. В мышиных фибробластах количество SNV и инделов было значительно выше по сравнению с другими грызунами и человеком.

Далее авторы индуцировали образование мутаций путем инкубирования клеток с мутагеном блеомицином. Секвенирование геномов единичных клеток выявило, что частота мутаций выше у мыши, морской свинки и слепого землекопа по сравнению с голым землекопом и человеком. Геном мыши снова оказался значительно менее стабильным, чем у остальных видов. Полученные результаты могут указывать на то, что у животных с большей продолжительностью жизнью более эффективно работает система репарации.

ДНК-полимераза эта у мышей отличается от фермента других видов, вероятно, она чаще делает ошибки. Тем не менее, авторы предполагают, что должны быть и другие механизмы, которые приводят к различиям в частоте вариаций у организмов с разной продолжительностью жизни.

Таким образом, в новой статье было впервые показано, что у грызунов с меньшей продолжительностью жизни чаще возникают спонтанные и индуцированные соматические мутации, чем у более долгоживущих грызунов и у человека. Тем не менее, требуются дальнейшие исследования механизмов, лежащих в основе данной зависимости.

Источник

Lei Zhang, et al., Maintenance of genome sequence integrity in long- and short-lived rodent species // Science Advances, 7, published online 27 October, 2021, DOI: 10.1126/sciadv.abj3284

Добавить в избранное

Вам будет интересно