Витаминная теория старения

Бактерия ловит ДНК соседа

Вирусы известны своей деструктивной ролью в биологии. Тем не менее бактериальные ДНК-вирусы возможно способны продлить жизнь. 

Далее будет описана витаминная теория старения, в которой неспецефичные для нас и нашей микробиоты вирусы являются абсолютно необходимым источником ATCG (A - аденин;T - тимин ;C - цитозин;G - гуанин) нуклеотидов для починки ДНК.

А также разобраны и даны дневные дозировки всех прочих минеральных(железо, магний, молибден, кальций, натрий ...), аминокислотных (глутами́новая кислота, лизин ...) и непосредственно витаминов (аскорбиновая кислота, ретинол, никотиновая кислота ...) 

Гетеротрофные организмы (например животные)должны получать органические вещества в готовом виде и энергию извлекают из процессов их распада (дыхание, брожение).Автотрофные организмы, такие как растения, способны построить все необходимые органические вещества из простых неорганических предшественников (углекислого газа, воды, и минеральных солей) и получают энергию обычно в виде света (фотосинтез). При этом дополнительный источник энергетически дорогостоящих для синтезирования молекул полезен для млекопитающих.

Возможно именно поставкой нуклеотидов объясняются полезные эффекты меда (пыльцы растений) и йогурта (живыми бактериями ) (они хороши одновременно и как источник микроэлементов, селена например).

Описание системы репарации ДНК

ДНК кодирует информацию обо всех компонентах и функциях клетки. В каждой клетке имеется лишь две копии каждой хромосомы и если последовательность однажды утрачена, ее замена невозможна. Незаменимость ДНК выделяет ее среди других макромолекул клетки и делает ее ключевой мишенью возраст-зависимого износа. 

Теория, связывающая старение, повреждение ДНК и соматические мутации, имеет широкий спектр подтверждений:

1. Мутации генов ферментов репарации ДНК Ercc2 (Xpd), Xrcc5 (Ku86) и Wrn приводят к синдромам преждевременного старения, так называемым частичным прогериям.
2. Ионизирующие излучения в больших дозах и химические мутагены, например, 5-бромдезоксиуридин, ускоряют процесс старения экспериментальных животных.
3. Частота различных цитогенетических, мутационных и молекулярно-генетических нарушений увеличивается с возрастом.
4. Уровень репарации различных видов повреждений ДНК снижается с возрастом.

Соматические мутации тоже не безвредны - из-за них в многоклеточном организме происходит рассинхронизация.

Ядерная ДНК подвержена различным видам повреждения, таким как гидролиз, окисление и алкилирование.Нуклеотиды могут делетироваться, возможен сдвиг рамки считывания, замена оснований, перекрестные сшивки с другими основаниями и белками, могут возникать разрывы цепей ДНК и хромосомные аберрации, обмены сестринских хроматид. 

ДНК типичной клетки каждый день спонтанно претерпевает около 10000 депуринизаций (потеря адениновых или гуаниновых оснований), 500 депиримидинизаций (потеря цитозиновых или тиминовых оснований) и 160 дезаминирований цитидина (превращение 5-метилцитозина в тимин). В результате действия эндогенных мутагенов в эукариотическом геноме каждой клетки организма присутствуют в стационарном состоянии 10^4-10^5 поврежденных нуклеотидов. 

Сrispr [Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats] раскусывает ДНК

Гены починки ДНК экспрессируются гораздо чаще в геноме человека и голого землекопа, в сравнении с мышью. В том числе 5 из 11 ДНК гликозилаз, которые находят и удаляют поврежденные нуклеотиды.

Символ Полное название гена
MBD4 methyl-CpG binding domain protein 4
MSH3 mutS homolog 3 (E. coli)
MUTYH mutY homolog (E. coli)
NEIL1 nei endonuclease VIII-like 1 (E. coli)
NEIL2 nei like 2 (E. coli)
NHEJ1 nonhomologous end-joining factor 1
POLK polymerase (DNA directed) kappa
POLL polymerase (DNA directed), lambda
TDG thymine-DNA glycosylase
TP53 tumor protein p53
UBE2N ubiquitin-conjugating enzyme E2N (UBC13 homolog, yeast)
XRCC6 X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 6; 70 kDa subunit, Ku70

Активные формы кислорода приводят к образованию модифицированных (окисленных) азотистых оснований.

При удалении поврежденных оснований ДНК-гликозилазами возникают АП-сайты, в отсутствии дальнейшей репарации ведущие к заменам оснований АП-сайт→T или одно- и двухцепочечным разрывам ДНК. 

Хотя ДНК- и РНК-полимеразы распознают поврежденные и модифицированные основания, это распознавание неабсолютное и они могут встраивать повреждённые нуклеотиды в нуклеиновую кислоту

Участок, лишенный основания далее процессируется AP эндонуклеазой (APE1), оставляющей однотяжевую брешь. Брешь заполняется ДНК полимеразой β и сшивается ДНК лигазой.
Показано снижение активности NER [Эксцизионная репарация нуклеотидов (nucleotide excision repair, NER)] с возрастом в фибробластах. По-видимому, это отчасти связано со снижением синтеза нуклеотидов, поскольку обработка нуклеотидами корректирует активность. 

Почему нехватает собственных синтезированных клеткой нуклеотидов?

Нуклеотиды принадлежат к наиболее сложным метаболитам. Их биосинтез требует много времени и высоких затрат энергии. Поэтому понятно, что нуклеотиды не полностью разрушаются, а по большей части снова участвуют в синтезе. Прежде всего это относится к пуриновым основаниям аденину и гуанину, В организме высших животных около 90% пуриновых оснований снова превращаются в нуклеозидмонофосфаты, связываясь с фосфорибозилдифосфатом (PRPP) Участие пиримидиновых оснований (тимин и цитозин) в ресинтезе весьма незначительно.

Синтез  пуриновых  нуклеотидов осуществляется из инозинмонофосфата [ИМФ (IMP)]. Его основание гипоксантин превращается в две стадии соответственно в аденин или гуанин. Образующиеся нуклеозидмонофосфаты АМФ (AMP) и ГМФ (GMP) переходят в дифосфаты АДФ (ADP) и ГДФ (GDP) под действием нуклеозидфосфаткиназ и, наконец, фосфорилируются нуклеозиддифосфаткиназами до трифосфатов АТФ (АТР) и ГТФ (GTP).

Синтез 5'-фосфорибозиламина

Синтез инозинмонофосфата

Гуанозинмонофосфат (ГМФ) образуется в двух реакциях - сначала он окисляется ИМФ-дегидрогеназой до ксантозилмонофосфата, источником кислорода является вода, акцептором водорода - НАД. После этого работает ГМФ-синтетаза, она использует универсальный клеточный донор NH2-групп - глутамин, источником энергии для реакции служит АТФ.

Аденозинмонофосфат (АМФ) также образуется в двух реакциях, но в качестве донора NH2-группы выступает аспарагиновая кислота. В первой, аденилосукцинат-синтетазной, реакции на присоединение аспартата используется энергия распада ГТФ, во второй реакции аденилосукцинат-лиаза производит удаление части аспарагиновой кислоты в виде фумарата.

Пути биосинтеза  пиримидиновых  нуклеотидов сложнее, чем пути синтеза пуриновых нуклеотидов. Прежде всего исходный УМФ (UMP) фосфорилируется до ди-, а затем трифосфата УТФ (UTP). УТФ превращается цитидинтрифосфат-синтазой (CTP-синтаза) в ЦТФ (СTP). Так как восстановление пиримидиновых нуклеотидов до дезоксирибонуклеотидов происходит на стадии дифосфатов, ЦТФ должен быть гидролизован фосфатазой до ЦДФ (CDP), после чего могут образоваться дЦДФ (dCDP) и дЦТФ (dCTP).

Синтез  пиримидиновых  оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО2, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, т.е. пиримидиновые нуклеотиды образуются последовательно, друг за другом.

Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты

В реакции с фосфорибозилдифосфатом (ФРДФ) к оротовой кислоте присоединяется рибозо-5-фосфат и образуется оротидилмонофосфат, при декарбоксилировании превращающийся в уридинмонофосфат (УМФ).

Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов.

Синтез уридинтрифосфата

Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ.

Синтез цитидинтрифосфата

Образование цитидинтрифосфата (ЦТФ) происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH2-группы.

Стоит отметить что несмотря на то что глутаминовая кислота относится к группе заменимых аминокислот, ее добавка продлевала жизнь мышам на 25% в опыте скрининга 1000 лекарственных форм на 15000 мышах в течении 4 лет. То есть даже при синтезе внутри организма дополнительный источник витамина полезен для здоровья.

Можно предположить, что нуклеотиды синтезируются растущим организмом в изобилии до 27 лет. И после прекращения роста концентрация нуклеотидов в ядре клетки уменьшается.

Вирусы

Количество бактериофагов оценивается в 10^31 вирусов на нашей планете.

Вирусы бывают однонитчатые и двухнитчатые, РНК и ДНК. По внешнему виду: веретеновидная, стержневидная, нитевидная, икосаэдрическая и сферическая. Структура бывает линейная, кольцевая, фрагментированная, нефрагментированная с повторяющимися и инвертированными последовательностями.Размеры - от 15 до 2000 нм.

Нас интересуют бактериофаги: геном вирусов сильно различаются от 10 тысяч нуклеотидов до 2.5 миллионов нуклеотидов по длине. Самый большой бактериофаг - Klebsiella Phage vB_KleM-RaK2 346 тысяч нуклеотидов.

Вирусы могут заражать бактерии, археи, насекомых, водорослей, простейшие одноклеточные организмы, позвоночных, растения, грибы, ракообразных, динофи́товые во́доросли, стрененопилы(разножгутиковые организмы), рыб и другие крупные вирусы (вирусы-спутники).

РНК вирусы

Аренавирусы фрагментированная, однонитчатая 50-300нм Вирусы Ласса, Мачупо
Буньявирусы фрагментированная, однонитчатая, кольцевая 90-100нм Вирусы геморрагических лихорадок и энцефалитов
Калицивирусы однонитчатая 20-30нм Вирус гепатита Е, калицивирусы человека
Коронавирусы однонитчатая РНК 80-130нм Коронавирусы человека
Ортомиксо- вирусы однонитчатая, фрагментированная РНК 80-120нм Вирусы гриппа
Парамиксо- вирусы однонитчатая, линейная 150-300нм Вирусы парагриппа, кори, эпидемического паротита, РС-вирус 
Пикорнавирусы однонитчатая 20-30нм Вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО, гепатита А, риновирусы
Реовирусы двунитчатая 60-80нм Реовирусы
Ретровирусы однонитчатая 80-100нм Вирусы рака, лейкоза, саркомы, ВИЧ
Тогавирусы однонитчатая 30-90нм Вирусы лошадиных энцефалитов, краснухи и др.
Флавивирусы однонитчатая 30-90нм Вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки, Денге, японского энцефалита, гепатитов С, G
Рабдовирусы однонитчатая 30-90нм Вирус бешенства, вирус везикулярного стоматита
Филовирусы однонитчатая 200-4000нм Вирусы лихорадки Эбола, Марбург

Но для целей продления жизни нам нужны исключительно ДНК-вирусы!

ДНК вирусы

Иридовирусы двунитчатая 125-300 нм Iridovirus, Chloriridovirus, Lymphocystivirus и Ranavirus рыб и ящериц
Аденовирусы линейная, двунитчатая 70-90нм Аденовирусы млекопитающихся и птиц
Гепаднавирусы двунитчатая, кольцевая с однонитчатым участком 45-50нм Вирус гепатита В
Герпесвирусы линейная, двунитчатая Вирусы простого герпеса, цитомегалии, ветряной оспы, инфекционного мононуклеоза 
Паповавирусы двунитчатая, кольцевая 45-55нм Вирусы папилломы, полиомы
Поксвирусы двунитчатая с замкнутыми концами 130-250нм Вирус осповакцины, вирус натуральной оспы
Парвовирусы линейная, однонитчатая 18-26нм Аденоассоциированный вирус 

Бактериофаги

С 1959 года ~6300 прокариот (клетка без ядра) вирусов были описаны морфологически, включая ~6200 бактериальных ~100 архей вирусов. Большинство из этих вирусов - с хвостом - происходят из раннего прекэмбрийского pЄ периода. Один из самых плотных источников бактериофагов - это морская вода, где на поверхности микробных матов до 9×10^8 вирионов на миллилитр.Надо заметить, что пить эти вирусы абсолютно безопасно, так как они использовались больше 90 лет как альтернатива антибиотикам в Советском Союзе и Франции.

Литический цикл занимает примерно 30 минут (при 37 °C)

1. Проникновение в клетку (начинается немедленно, когда хвост цепляется за мембрану клетки)
2. Арест экспрессии генов хозяина (начинается немедленно)
3. Синтез ферментов (начинается через 5 минут)
4. Репликация ДНК (начинается после 10 минут)
5. Формирование новых 100-150 вирусных частиц на клетку (начинается после 12 минут)

Возможно стоит обратить внимание на вирусы заражающие археи, как более безопасные чем бактериофаги кишечной палочки или стафилококков [которые в не патогенной форме естественны для кишечника и слизистых оболочек]. Впрочем опыт на мышах можно ставить уже сейчас.

Витамины

Сюда я включаю непосредственно витамины (13 штук), а также микроэлементы и необходимые аминокислоты, не синтезирующие в организме. В скобках указана дневная суточная потребность.

Микроэлементы

натрий (1500 мг)
калий (4700 мг)
хлор (2300 мг)
кальций (1200 мг)
железо (18 мг)
фосфор (700 мг)
иод (0.15 мг);
магний (420 мг);
цинк (11 мг);
селен (0.05 мг);
медь (0.9 мг);
марганец (2.3 мг);
хром (0.035 мг);
молибден (0.045 мг);

Витамины

витамин A (1мг);
витамин B6 (2 мг);
витамин B12 (0.003 мг)
витамин C (90 мг);
витамин D (0.015 мг);
витамин E (15 мг);
витамин K (0.11 мг);
тиамин B1 (1,2 мг);
рибофлавин B2 (1,1 мг);
Ниацин B3 никотиновая кислота (14 мг);
пантотеновая кислота B5 (5 мг);
фолиевая кислота B9 (0.4 мг); 
биотин B7 (0.05 мг);

Два ДНК метаболита были реклассифицированы как не витамины
Витамин B4 - нуклеотид Аденин (Adenine)
Витамин B8 - Аденозинмонофосфат (AМФ) (Adenylic acid)

Аминокислоты

Указана дневная доза незаменимой аминокислоты (той, которая не синтезируется в организме) на 1 кг веса
Гистидин 10мг
Изолейцин 20мг
Лейцин 39мг
Лизин 30мг
Метионин+Цистеин 15мг
Фенилаланин+Тирозин 25мг
Треонин 15мг
Триптофан 4мг
Валин 26мг

Для того чтобы восполнять витаминный запас организма рекомендую каждый день пить напитки с дневной дозой всех необходимых веществ.

В уже упоминавшемся опыте скрининга фармакологических препаратов на долгоживущих мышах были получены революционные результаты: жизнь продляется сочетанием 3 компонентов

• Инулина (есть в топинамбуре, продлил жизнь мышам на 18%)
• одного из этих веществ (больше 10% увеличению продления максимальной длительности жизни)
  [Lemon or lime extract, DTPA, EDTA, St. John's wort extract, Hyperforin, Ginkgo bilogoba extract, Ginkgolide A or B, vitamin C, Ascorbic acid 6-palmitate, Pantothenic acid (vitamin B-5), Niacinamide, Allicin (garlic), Lactobionate, Melatonin, Metformin, L-Dopa, extract Mucuna beans (Mucuna Dopa), L-Histidine, Quercetin, Curcumin, L- Glutamic acid, succinic acid, N-Acetil Cysteine, Green tea extract, Epigallocatechin-3-gallaye, Glutathione, Aspirin, Salicylate, Glycine, Resveratrol, Genistein, Garnosine, Rapamycin, Lipoic acid, or Taurine]
  L- Glutamic acid - заменимая аминокислота, но тем не менее она продлила жизнь мышам!
  
• и Магния (+ 25%)[магний необходимое вещество для репликации днк]

estrogen 17 -estradiol, сократил среднию продолжительность жизни мыши на 21%

Когда именно на Земле появились первые вирусы, наука точно сказать не может. Сегодня существует несколько гипотез происхождения вирусов. Один из самых авторитетных ученых-вирусологов, академик РАМН В.М. Жданов, особо выделяет три из них. Согласно первой, вирусы могут быть потомками бактерий или других одноклеточных организмов, претерпевших дегенеративную эволюцию. То есть бактерии или одноклеточные по каким-то причинам вместо обычного развития в сторону усложнения, потеряли часть структур и «упростились» до вирусов. 

Согласно второй гипотезе, вирусы появились еще до образования первых живых клеток и являются потомками древних доклеточных форм жизни. Возможно, поначалу они обладали автономностью, но затем перешли к паразитическому способу жизни, используя для своего размножения другие формы. Согласно третьей гипотезе, вирусы произошли от клеточных генетических структур - ретротранспозонов, - способных передвигаться в геномах.

Цена Секстафага - 591 ₽

Схема опыта, который может подтвердить или опровергнуть гипотезу витаминной теории старения [избыточное снабжение организма витаминами и отдельными нуклеотидами ATCG (например в виде вирусов) тоже в избытке - это все, что требуется для существенного продления жизни (и способы вроде эпигенетического отката, комбинаций геропротекторов, починке повреждений проигрывают по максимальному продлению лет жизни) ]: 
15-20 годовалым мышам в течении минимум 2-х лет давать воду с густо разведенными бактериальными вирусами, либо к тому же и с бактериями (как поставщики минеральных элементов в изобилии). Если мыши не состарятся по истечении 3-х лет гипотезу можно считать подтвержденной.

Также хорошо можно предсказать ход эксперимента по панели биомаркеров старения Open Longevity(C-реактивный белок [<1 мг/л], альбумин в крови [43-46 г/л], глюкоза в крови [4.1-5.3 ммоль/л], холестерин [< 5.18 ммоль/л], гликированный гемоглобин [ не выше 5.7%], АЛТ [20-41 ед/л], инсулин [240 пмоль/л)], Витамин B12 [не ниже 600 пг/мл], гомоцистеин [не выше 7 мкмоль/л],… )