Учёные обнаружили, что долголетие может наследоваться через химические сигналы внутри клеток, а не только через ДНК. Это открытие показывает, как родители могут передавать преимущества долгой жизни клеточных посредников.
Мэн Ван, старший руководитель исследовательского кампуса Джэнелия Медицинского института Говарда Хьюза, и её команда изучают долголетие. Они продемонстрировали, что, повышая активность одного фермента в лизосомах круглого червя C. elegans, можно продлить его жизнь на целых 60%.
Но, к своему удивлению, команда обнаружила, что потомство этих червей без данной генетической модификации всё равно жило дольше обычного. Когда они скрестили своих долгоживущих червей с «дикими» червями, у которых не было повышенной активности фермента (стандартная лабораторная процедура для «очистки» генетических манипуляций), они увидели, что потомство также жило дольше обычных червей. Каким-то образом маркеры долголетия передавались из поколения в поколение, даже спустя четыре итерации.
В новом исследовании Ван и её команда раскрыли, как изменения в лизосомах червя, способствующие долголетию, передаются из клеток его тела в его половые клетки через гистоны — белки, которые играют ключевую роль в организации и регуляции ДНК. В половых клетках эти гистоновые посредники вызывают модификации в эпигеноме червя — наборе химических меток, регулирующих активность генов, — что позволяет передавать лизосомные изменения из поколения в поколение без изменения самой ДНК.
Эти выводы имеют последствия, выходящие далеко за рамки проблемы долголетия. Эпигенетические модификации могут помогать организмам справляться со многими различными типами стрессовых воздействий окружающей среды — от изменений в питании до воздействия загрязнителей и психологического стресса — и новая работа показывает, как эти преимущества могут передаваться от родителей их потомкам.
«Вы всегда думаете, что ваше наследство — в ядре, внутри клетки, но теперь мы показываем, что гистон может перемещаться из одного места в другое, и если этот гистон несёт какую-либо модификацию, это означает, что вы собираетесь передать эпигенетическую информацию из одной клетки в другую, — говорит Ван. — Это действительно даёт механизм для понимания трансгенерационного эффекта».
Используя комбинацию генетических инструментов, транскриптомики и визуализации, учёные обнаружили, что изменения в лизосомном метаболизме, влияющие на долголетие червей, активируют серию процессов внутри клетки. Эти действия запускают увеличение определённого варианта гистона, который транспортируется из соматических тканей (клеток тела) червя в его зародышевую линию (половые клетки) с помощью белков, доставляющих питательные вещества к развивающимся яйцеклеткам. В зародышевой линии гистон модифицируется, позволяя информации от лизосомы проникнуть в неё и быть переданной от родителя к ребёнку.
Исследователи показывают, что этот путь активируется во время голодания, которое вызывает изменение лизосомного метаболизма, — что обеспечивает связь между физиологическим явлением и изменениями в зародышевой линии.
Новая работа дополняет растущий объём доказательств того, что лизосомы, ранее считавшиеся лишь «мусороперерабатывающими центрами» клетки, также функционируют как сигнальный узел, контролирующий различные процессы в клетке, а теперь показано, что они влияют и на поколения.
