Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Существует предположение, что при старении изменяется и первичная структура белка, которая, как известно, определяется расположением аминокислот в полипептидных цепях. Первичная структура белка, т. е. расположение аминокислот, обусловливается кодом структурного гена, расположением в нем нуклеотидов.
Существует довольно распространенная гипотеза, объясняющая молекулярно-генетические механизмы старения,— гипотеза «ошибок». В соответствии с этой гипоте-
98
12 3 1 2 3 1 2 3
Рис. 9. Возрастные изменения соотношения субъединиц // (белые столбики) и М (заштрихованные столбики) в молекуле лактатде-гпдрогеназы у крыс разного возраста
1 — 1-месячные крысы; 2— 8—10-месячные; 3 — 24—26-месячные
зой в ходе жизни под влиянием различных факторов (продукты жизнедеятельности, температурные перепады и т. д.) возникают ошибки в коде гена, изменяется его нуклео-тидный состав. Эти ошибки перепечатываются с гена на информационную РНК и в конечном итоге приводят к тому, что синтезируется белок с ошибкой — с неверным расположением и составом аминокислот в полипептидной цепи. Конечно, под влиянием неблагоприятных факторов ошибки могут прямо возникать в молекуле РНК, характеризующейся высокой степенью обновления. Однако влияние собственных ошибок РНК, не связанных с кодом ДНК, ограниченно, так как эти молекулы не столь долговечны, как ДНК, и могут устраняться в ходе жизнедеятельности клетки.
Гипотеза ошибок привлекает логичностью своих построений. Вместе с тем до самого последнего времени нет еще прямых подтверждений возникновения ошибок в коде ДНК. Немногочисленны и сведения об изменении первичной структуры белков с возрастом. Следует подчеркнуть, что если в генетическом аппарате в ходе жизнедеятельности возникают ошибки, то они, очевидно, могут развиваться и в генах-регуляторах, активно работающих, наименее защищенных, занимающих значительную часть ДНК. Воз-
4* 99
нпкновение же ошибок в генах-регуляторах ведет к изменению регуляции биосинтеза белка, к количественным и качественным изменениям в этом процессе.
5. Белковый состав клетки определяется регулированием ее генетического аппарата, интенсивностью биосинтеза и распада отдельных белков. Если при старении наступают неравномерные изменения в генах-регуляторах, то в результате происходят сдвиги в синтезе РНК, в перераспределении соотношения различных белков. В последнее время английский ученый Р. Катлер (1972) показал, что при старении снижается число различных типов синтезируемой РНК. Очень важно то, что у старых животных синтезируются виды РНК, не встречающиеся у молодых. Это подтверждает высказанное предположение, что благодаря сдвигам в регуляторных механизмах при старении могут активизироваться генетические локусы, связанные с синтезом белков, ранее не образовавшихся в клетке. Прямым доказательством такой точки зрения могуг быть данные американских исследователей К. Филда и М. Шеи-тона (1973) о синтезе в клетках старых животных белковых антигенов, совершенно новых для организма.
Как уже говорилось, существуют различные виды РНК, каждая из которых играет определенную роль в процессе биосинтеза белка: информационная РНК (иРНК), рибо-сомальная РНК (рРНК), транспортная РНК (тРНК). Ри-босомальная рибонуклеиновая кислота составляет 85% общей РНК, так как для трансляции одной молекулы информационной РНК необходимо несколько рибосом. Меньше всего по количеству иРНК, несущей информацию для построения белков. Изменение регулирования генетического аппарата при старении может проявляться в том, что в условиях его активизации нарушается соотношение синтеза отдельных фракций РНК.
При изучении соотношения между биосинтезом РНК и белка в условиях стимуляции генетического аппарата удалось обнаружить феномен, имеющий немаловажное значение для молекулярных механизмов старения. Оказалось, что при стимуляции гипоталамуса биосинтез ферментов в печени значительнее возрастает у взрослых животных, рост биосинтеза суммарной РНК — более выражен у старых (Фролькис, Безруков, Мурадян, 1974). Иными словами, наступает как бы рассогласование на разных этапах биосинтеза белка в старости. Такой же феномен
100
наблюдается при развитии гиперфункции миокарда. При старении неодинаково изменяется синтез отдельных фракций РНК, что нарушает соотношение, необходимое для завершения всего процесса синтеза белка. Возникает своеобразный порочный круг: в связи с тем, что в условиях стимуляции не синтезируется должное количество белка, продолжают действовать сигналы, активизирующие синтез определенных форм РНК. Это ведет в конечном итоге к нарушению функции биосинтетической системы. Все это позволяет полагать, что важные молекулярно-генетиче-ские механизмы старения связаны с нарушением процессов трансляции генетической информации.
И наконец, следует отметить, что при старении изменяется соотношение различных белков. Так, например, в крови изменяется соотношение белков — альбуминов и глобулинов, в сердечной мышце — актина, миозина и т. д.
6. Важные подтверждения генно-регуляторной гипотезы старения дает изучение связей ДНК с другими ядерными компонентами. Уже говорилось о том, что данные о возрастных сдвигах ДНК немногочисленны. Вместе с тем молекулы ДНК в естественных условиях находятся в комплексе с белками. Это— дезоксирибонуклеопротеи-ны (ДНП). Более сложным комплексом является хроматин. В его состав входит не только ДНК, но и гистоиы, кислые негистоновые белки, РНК, липопротеиды и др. Благодаря связи ДНК с элементами комплекса происходит регулирование активности ее отдельных участков.
