«Эгоистичная» ДНК в митохондриях животных может стать инструментом для изучения процесса старения

Ученые из Университета Штата Орегон (Oregon State University, США) впервые выявили у животных биологическую особенность, которая, как считалось ранее, встречается только у растений. Они установили, что у животных есть так называемая «эгоистичная» митохондриальная ДНК, которая наносит вред организму и снижает его шансы на выживание - эффект схож с повреждениями, наносимыми клетке при старении.

«Эгоистичную» (или «мусорную») митохондриальную ДНК у животных ученые обнаружили практически случайно во время генетических исследований, проводившихся на одном из типов круглых червей - нематоде  Caenorhabditis briggsae .

По словам Ди Денвера (Dee Denver), доцента зоологии из Университета Штата Орегон, сначала исследовательская группа приняла полученные результаты за лабораторную ошибку.  «Мы не ожидали найти эгоистичную ДНК у животных , - говорит он. - Но это открытие может оказаться чрезвычайно важным в связи с возможностью его использования в качестве новой генетической модели для исследования разрушения митохондрий, ассоциированного со старением человека» . Результаты исследования были опубликованы в журнале PLoS One.

ДНК содержит информацию обо всех белках, синтезируемых организмом. Основная часть ДНК расположена в клеточном ядре, но некоторое ее количество находится в митохондриях - органоидах клетки, продуцирующих энергию. Считается, что в процессе эволюции митохондриальная ДНК была отделена от ядерной.

Обычно активность митохондриальной ДНК приносит пользу клетке. Но «эгоистичная» митохондриальная ДНК, выявленная у некоторых растений, а теперь найденная и у животных, отличается от обычной митохондриальной ДНК: она быстрее копируется, не несет функциональной пользы для клетки, а в некоторых случаях даже наносит ей вред. Например, у растений она может повлиять на процесс цветения и иногда приводит к бесплодию.

«Ранее мы наблюдали данную ДНК у нематод Caenorhabditis briggsae и знали, что она вредоносная, но не понимали, что она является эгоистичной , - говорит одна из участниц исследования Кэти Кларк (Katie Clark). -  У червей, имеющих эгоистичную ДНК, рождается меньше потомства, и у них снижена мышечная активность. Можно предположить, что естественный отбор не очень эффективно действует на эти виды» .

По словам ученых, это не единственная трудность биологических представлений об эгоистичной ДНК. Если она не помогает организмам выживать и воспроизводиться, почему же она не исчезла под действием эволюционного давления? По мнению специалистов, ее «живучесть» является примером того, что естественный отбор не всегда работает - как на организменном, так и на клеточном уровнях. Биологический прогресс не идеален.

Ученые считают, что в случае нематод размер их популяции, возможно, слишком мал, чтобы эгоистичная ДНК была уничтожена естественным отбором.

По мнению ученых, другой интересный факт заключается в том, что повреждения, вызванные эгоистичной ДНК у червей, очень похожи на повреждения, наносимые разрушенной митохондриальной ДНК, накапливающейся при старении человеческого организма. У червей по мере их старения также увеличивается количество эгоистичной ДНК.

По словам Денвера, дальнейшие исследования биологических различий могут помочь пролить свет на причины возникновения митохондриальной дисфункции. Это исследование также предоставляет ученым новый инструмент для изучения процесса старения человеческого организма.

У круглого червя Caenorhabditis briggsae была выявлена «эгоистичная» митохондриальная ДНК - биологическая особенность, никогда ранее не обнаруживаемая у животных. (фото: Photo courtesy of Oregon State University)

По материалам Oregon State University

Оригинальная статья:

Katie A. Clark, Dana K. Howe, Kristin Gafner, Danika Kusuma, Sita Ping, Suzanne Estes, Dee R. Denver. Selfish Little Circles: Transmission Bias and Evolution of Large Deletion-Bearing Mitochondrial DNA in Caenorhabditis briggsae Nematodes. PLoS ONE, 2012; 7 (7): e41433 DOI: 10.1371/journal.pone.0041433