Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Предполагается, что репрессорами являются гисто-ны — основые белки, а активизаторами, индукторами, дерепрессорами — негистоновые белки.
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ
Все исследования молекулярно-генетических механизмов старения сосредоточены в основном в двух направлениях: на изучении изхменения работы генетического аппарата, сдвигов в биосинтезе белка и на поиске конкретных структурных, химических и физико-химических нарушений в нуклеиновых кислотах. Подобное сочетание подходов позволит выяснить, как и почему происходит старение клеток.
ДНК — хранитель всей информации, накопленной в ходе исторического развития, удивительно стойкий полимер. Если бы структура ДНК была подвижной, это
85
привело бы к хаосу в процессе биосинтеза белка, в обмене и функции клетки. В таких условиях стали бы невозможны эволюционное развитие, закономерная передача признаков по наследству. ДНК достаточно подвижна, делая людей непохожими друг на друга. ДНК достаточно косна, оставляя нас всех людьми.
Наступают ли изменения в этой первооснове жизненных процессов при старении? Нельзя ли представить себе старение как нарастающую потерю информации, заключенной в ДНК, или же ее нарушение?
В последние годы изучено изменение содержания нуклеиновых кислот в различные возрастные периоды. Количество ДНК в одном наборе хромосом с возрастом не изменяется. Вместе с тем с возрастом может увеличиваться число многоядерных и полиплоидных клеток. Полиплоидность — удвоение или утроение хромосомных наборов в клетке. Вот почему в ряде клеток общее содержание ДНК может расти. Нарастающую в старости полиплоидию следует рассматривать как важный приспособительный механизм, направленный на восстановление объема генетической информации в условиях измененной регуляции генетического аппарата.
Большое внимание привлекают сдвиги основных свойств ДНК при старении. К сожалению, данные, полученные в этом направлении, незначительны. Широко используется для характеристики возрастных изменений ДНК метод тепловой денатурации. Чем короче нить ДНК, тем более низкой будет температура ее плавления. Возрастные изменения удается выявить с помощью температурного разделения плавления ДНК только в специальных растворах, обладающих низкой ионной силой, или после рентгеновского облучения колоссальными дозами (10 тыс. рентген). Оказалось, что, чем больше белков связано с молекулой ДНК, тем отчетливее возрастные различия физико-химических свойств. Возможно, что отмеченные возрастные различия, в частности в температуре плавления ДНК, определяются разным количеством белка, которое сохраняется при очистке препаратов ДНК у животных разного возраста. Это подтверждает и то, что с возрастом прочность связей ДНК — белок растет.
Код построения белков, считываемый с ДНК в ходе образования информационной РНК, определяется, как уже говорилось, нуклеотидным составом. Именно после-
86
довательность нуклеотидов определяет расположение отдельных аминокислот в белковой молекуле. В. Н. Никитин н др. (1972) показали, что нуклеотидный состав ДНК при старении не изменяется.
Эти данные еще не позволяют утверждать, что генетический код при старении не изменяется. Ведь код зависит не только от содержания нуклеотидов в молекуле ДНК, но и от их расположения, подобно тому как слово зависит не только от количества входящих в него букв, но и от расположения их по отношению друг к другу. Данными о возрастных изменениях расположения нуклеотидов наука еще не располагает.
Итак, к настоящему времени не найдено каких-либо существенных изменений в первичной структуре ДНК при старении. Конечно, многое здесь остается еще непознанным. Можно утверждать только, что грубых изменений в ДНК при старении нет. Быть может, современные методы качественного анализа ДНК еще не улавливают более тонкие изменения в этой макромолекуле.
Существует барьер, преодоление которого может по-новому представить нам Еозрастные изменения в генетическом аппарате. Это физико-химия и биохимия гена. Известно, что в ДНК высших животных заложена колоссальная информация. Говорят, что в одной молекуле ДНК содержится больше информации, чем во всех библиотеках мира. Действительно, млекопитающие, включая человека, содержат такое количество ДНК, которое может кодировать 3,2 млн. белков. Важно следующее. В геноме наряду с генами, представленными по одному разу, содержатся неоднократно повторяющиеся гены. Рассчитано, что в геноме высших организмов некоторые гены повторяются от тысячи до миллиона раз. Значительную часть генома составляют повторяющиеся гены.
При старении существует определенная последовательность изменений в генах, определяющая закономерность развития этого процесса. Совершенно очевидно, что, используя современные методы валовой оценки изменений свойств ДНК, невозможно уловить те сдвиги, которые с возрастом наступают в единицах или десятках генов, составляющих небольшую часть всей массы ДНК. Вместе с тем для судьбы клетки организма этих изменений может быть достаточно, чтобы вызвать определенную цепную реакцию в обмене и функции.
