Время и Мир

Жить так долго, пока не дадоест

Ирина Лагунина

 

Жить так долго, пока не надоест: мечта или реальность

 

Ефим Фиштейн: Можно ли в несколько раз продлить жизнь? Что такое вечная молодость? На эти вопросы пытаются ответить ученые-геронтологи.  Они ищут механизмы, которые приводят к старению организма и клетки. В студии радио «Свобода» ведущий научный сотрудник института Биохимической физики Российской Академии наук Алексей Оловников.  С ним  беседуют Александр Костинский и Александр Марков.

 

Александр Костинский: В прошлый раз участники программы говорил о том, что такое старение. Выяснили, что некоторые организмы, например, самки камбалы, речные гидры, комнатные бегонии обладают удивительным свойством – они вообще не стареют. Почему? Существуют два класса объяснений. Первый связан с накоплением свободных радикалов в организме. Свободные радикалы – очень активные химические вещества, которые могут вызывать сбои в работе клетки. Вторая гипотеза основана на существовании биологического предела деления клеток. Оказывается, клетки могут делиться только ограниченное число раз - в среднем не более 50. Этот предел был открыт американским ученым Леонардом Хейфликом. В начале 70 годов российский ученый Алексей Оловников теоретически предсказал молекулярный механизм предела Хейфлика. Алексей Матвеевич Оловников - сегодняшний гость нашей программы.

Расскажите, пожалуйста, подробнее о пределе Хейфлика.

 

Алексей Оловников: Он показал, что фибробласты клетки кожи делятся примерно 50 плюс-минус десять делений удвоений клеточных делают, после чего останавливаются.

 

Александр Костинский: 50 – это с эмбриональной клетки, с которой начал развиваться организм.

 

Алексей Оловников: Хейфлик что сделал? Кстати, как это делается: просто вы засеваете суспензии, взвесив, например клеток кожи, просто в чашку, культеральный флакон, чтобы все стерильно было, вот когда все это заросло, популяция образовалась, затем берем и снимаем весь этот, как говорят культуральщики, монослой, разделяем, вновь суспендируем и выливаем половину этого вновь в чистый флакон. Вторую половину в помойное ведро, либо замораживаем. Обычно, конечно, замораживаем. И снова весь флакон зарос - это означает, что популяция удвоилась. Потом мы еще раз повторяем. Экспериментальным путем было определено, что 50 примерно плюс-минус делений. Вдруг ясно стало, что в клетках есть какой-то молекулярный бухгалтер, который считает, сколько сделано делений и не дает сделать больше.

Короче говоря, после того, как стало ясно, что клетки имеют ограниченное число делений и в них есть явный молекулярный бухгалтер, собственно говоря, это Хейфлик и показал, выяснилось даже так: он замораживал в жидком азоте суспензию клеток, которая прошла всего лишь 20 удвоений и держал в жидком азоте минуту или год - это неважно, потому что там процессы не идут биологические никакие. Оказалось, что клетки помнят, они сделают еще только 30 удвоений. Что это, почему, как это считает? И вдруг я понял это, придя в метро и услышав шум приближающегося метропоезда. Я понял, что на самом деле все связано с ферментом, который делает копии, снимает копии с ДНК, делает новую. Я себе представил это таким образом: поезд, под ним рельсы. Вот если он начинает копировать то, что под ним, если бы он мог делать вторые рельсы, проезжая по рельсам и если его та часть этого поезда, этой полимеразы, которая ползет по ДНК, если она находится не на самом краю этой молекулы, а где-то, скажем, посередине и уползает вдаль, то расстояние между краем молекулы и этой серединой молекулы этого фермента будет мертвая зона, она не будет воспроизведена в этой рельсе, в этой ДНК. Реплика, то есть копия ДНК  кажется укороченной. Это первое, как бы мог работать молекулярный бухгалтер. И вторая причина такая: ДНК всегда делается таким образом, что сначала РНК синтезируется, а потом ДНК идет. Так вот эта самая РНК потом удаляется и остается только чистая молекула ДНК, и реплика оказывается укороченной не только на мертвую зону этого фермента, но и на длину РНК этой затравки. Я несколько лет после этого размышлял, о чем сейчас рассказал, и чуть было не опоздал, между прочим.

 

Александр Костинский: На поезд.

 

Алексей Оловников: Хуже – опубликовать. Я в 71 году это дело опубликовал, а спустя год после моей публикации до того же, но часть, додумался Уотсон, тот самый, который Уотсон и Крик - двойная спираль.

 

Александр Костинский: У вас хорошие конкуренты.

 

Александр Марков: То есть это была часть догадка, сделанная дедуктивным путем. Сам механизм вы придумали, идя до станции метро.

 

Алексей Оловников: Да, в метро я придумал этот самый механизм.

 

Александр Марков: Я бы хотел сделать маленькое замечание по этому поводу, что это уникальный случай в истории молекулярной биологии, когда просто дедуктивным путем был открыт важнейший молекулярный механизм. Потому что вообще сейчас считается в молекулярной биологии, что надо меньше думать и больше руками работать, ставить эксперименты и фактами доказывать. А Алексей Матвеевич как раз взял и изобрел теломерную гипотезу старения чисто дедуктивным путем, осмысливая эксперименты, просто показывающие, что есть какой-то счетчик.

 

Алексей Оловников: Тут я не могу не сказать для слушателей, что теломер упомянули слово – это концы хромосом. Телос – конец, меро – часть, концевая часть хромосомы. Основное возражение было такое, что геном стабилен, а ты говоришь о том, что укорачивается. К чему это приведет? Тогда весь геном с бесконечным числом делений должен укорачиваться и тогда все должно исчезнуть. Почему же жизнь не прекращается тогда, если это все верно, если теломеры, концы хромосом, то есть ДНК на своих концах должна укорачиваться в дочерних клетках все больше и больше, то это означает, что постепенно весь геном наш укоротится, жизнь исчезнет.

 

Александр Костинский: Почему же она не исчезает?

 

Алексей Оловников: Должна была природа изобрести некий фермент, который компенсирует вот это укорочение. Все обычные ДНК полимеразы должны вести при своей репликации к уменьшению реплики, то есть копия короче, чем матрица, но кто-то должен противоборствовать этому. И должен быть особый компенсирующий фермент, особая компенсирующая ДНК полимераза, которая не допускает этого дела. Получилось таким образом, что эта особая форма компенсирующей ДНК полимеразы должна присутствовать в половых клетках, природа ее создала для половых клеток, а в соматических, то есть в телесных, в обычных клетках она отключена. Ген есть, но она не работает. И поэтому эти обычные клетки стареют, поэтому лимит Хейфлика есть. А в половых клетках она работает, она активна и все время она компенсирует. Поэтому ДНК в половых клетках всегда все та же, не укорачивается. Ее потом нашли много лет спустя и назвали ее теламераза. Она может удлинять теломеры. Теломеразу открыли в Америке Грейдер и Блекбурн, две исследовательницы.

 

Александр Костинский: Давно?

 

Алексей Оловников: Уже порядочное количество лет назад – в 80 годах. Но они работали с теломеразой, которую обнаружили у инфузории.

 

Александр Марков: То есть у одноклеточных, которые размножаются делением.

 

Алексей Оловников: У них очень много хромосом и много, следовательно, концов, им требуется много фермента, который вот это компенсирует все.

Вернемся к старению. Если это все так, то можно объяснить и одну особенность у бактерий. Многие вирусы, не все, но многие имеют кольцевую форму ДНК. Бактерии все имеют кольцевую форму. Вот теперь я хочу вас спросить, как вы думаете, зачем?

 

Александр Костинский: А чтобы бесконечно размножаться.

 

Алексей Оловников: Правильно. У кольца, как всем известно, нет конца. Именно поэтому, не прибегая к помощи теломеразы, которая бы компенсировала, а просто лишив ДНК концов, бактерии решили проблему кольцевой репликации.

 

Александр Костинский: Бактерии, тогда получается, могут жить вечно?

 

Алексей Оловников: Бактерии не стареют.

 

Александр Марков: На самом деле, поскольку бактерии появились раньше, чем формы жизни с линейными хромосомами, то можно сказать, что это было изначальное свойство живых клеток иметь именно кольцевую ДНК. А потом, когда появились более сложные организмы, у них хромосомы стали линейными и возникла система, ограничивающая количество клеточных делений.

 

Алексей Оловников: Может быть так. Я считаю, что клеточное старение, если в одной фразе – это есть расплата за дифференцировку клеток у многоклеточных организмов, за то, что клетка специализируется. Пока я говорил о том, что клетки умирают, а о самом старении ничего. Если мы возьмем старую клетку и сравним ее с молодой, то у нее должны быть теломеры, то есть концы хромосом укорочены и, более того, если мы в динамике будем смотреть, то клетка, прошедшая 20 удвоений, будет имеет укороченные теломеры, 30 - еще более укороченные , а 40 - еще более укороченные. Так оно все и получилось.

В 98 году возник дикий бум телевизионный, газетный на Западе и даже у нас немножко докатилось, когда американцы сделали замечательное совершенно исследование. Две лаборатории с разрывом в месяц опубликовали сообщение, в котором говорилось, что они ввели теломеразу в клетки и клетки стали бессмертными. Но они сохранили полную нормальность, не превратились в раковые. Раковая клетка, в ней в подавляющем большинстве случаев раковых клеток высокая активность теломеразы, но там не только теломераза, там именно мутации, которые заставляют клетку все время делиться, не обращать внимания на сигналы соседей, именно поэтому клетки не останавливаются в своих делениях. Нормальная клетка как только видит соседа, наступает так называемый эффект клеточного торможения. Вот то, что отсутствует в опухолевой клетке.

 

Александр Марков: То есть связь теломер со старением была таким образом подтверждена.

 

Алексей Оловников: Я сам так думал. Но на самом деле, как я думаю сегодня, причина в другом. В настоящее время я считаю, что несмотря на все подтвердившиеся предсказания теломерной гипотезы, она не объясняет, почему же все-таки организм стареет. Она не объясняет, как клетка понимает, что она сделала много делений. Вот для того, чтобы объяснить это, я считаю, теломеры не годятся, сегодня считаю так. Да, я считал, как написал, и многие до сих пор так и верят в это. Но я сейчас думаю, что в действительности укорочение теломер есть лишь невинный свидетель некоего совершенно другого процесса. Вы спросите - какого? Процесса укорочения редумер. И это некая новая сущность, которая требует детального объяснения.

 

Александр Костинский: И отдельную программу мы этому посвятим.