У слонов есть секретное оружие против рака

У крупнейших животных и риск появления опухолей должен быть выше, но на деле этого нет

В 2012 году Винсент Линч внезапно решил исследовать геном африканского слона, чтобы узнать, есть ли в нём дополнительные гены, защищающие от рака. Рак появляется, когда в ДНК клеток накапливаются мутации, которые позволяют им неконтролируемо расти и делиться. Соответственно, у более крупных животных, в телах которых содержится больше клеток, должен быть более высокий риск рака. В рамках вида так и происходит – в среднем у более высоких людей риск появления опухолей больше, чем у низких, а у более крупных собак риск рака выше, чем у мелких.

Но эта тенденция не сохраняется между видами. У слонов риск рака не выше, чем у чихуахуа, а у китов не выше, чем у людей – если не ниже. Это особенно странно потому, что у крупных животных и продолжительность жизни обычно больше, что даёт больше возможностей их клеткам, количество которых и так велико, превратиться в раковые. Они должны представлять собой ходячие (или плавучие) наборы опухолей – но, очевидно, это не так. У большей части из изученных млекопитающих шансы умереть от рака находятся в промежутке от 1 до 10%, будь то 50-граммовая мышь или 5000-килограммовый африканский слон.

Эта загадочная тенденция называется парадоксом Пето в честь британского эпидемиолога Ричарда Пето, описавшего её в 1977. С тех пор биологи предложили сотни объясняющих парадокс гипотез. Некоторые отмечали, что у более крупных животных метаболизм работает медленнее; это уменьшает скорость приобретения мутаций. Другие предполагали, что у крупных животных опухолям нужно больше времени, чтобы достичь смертельного размера; за это время у опухолей могут вырасти ослабляющие их самих вторичные опухоли.

Самой распространённой гипотезой, вероятно, считается то, что у крупных животных есть больше защитных мер против рака, включая гены, подавляющие опухоли и останавливающие развитие рака. Такая идея посетила Винсента Линча в 2012, когда он согласился прочитать лекцию по парадоксу Пето. “Я сидел за компьютером и подумал: а почему бы не изучить геном слона, и проверить, есть ли в нём подавляющие опухоли гены”, – сказал Линч, занимающийся эволюционной биологией в Чикагском университете. “Оказывается, что у них множество таких генов. И тогда у меня появилась информация, которой я мог поделиться с классом”.

Сначала Линч изучил определённые гены, подавляющие рак, такие, как p53. Его прозвали “хранителем генома”, поскольку p53 играет определяющую роль в реакциях на повреждённую ДНК, которая может привести к мутациям, вызывающим рак. При обнаружении таких повреждений p53 активирует другие гены, пытающиеся исправить проблему. Он приостанавливает рост клеток во время ремонта. А если повреждение неисправимо, он включает систему самоуничтожения, заставляющую затронутые клетки самоуничтожиться, пока они не превратились в опухоли.

У нас есть только одна копия p53. Линч обнаружил, что у слонов их 20. (Другая команда независимо сделала то же открытие почти одновременно с ним). Дополнительные копии делают клетки слона чрезвычайно чувствительными к повреждённой ДНК, и запускают программу самоуничтожения на таком уровне повреждений, который клетки человека вытерпели бы. Такая склонность к самоуничтожению клеток при малейшей опасности помогает объяснить, почему слоны так хорошо сопротивляются раку для таких огромных размеров.

Но ген p53 – это ещё не всё. Студент Линча, Хуан Мануэль Васкез обнаружил, что у слонов есть множество дополнительных копий другого подавителя опухолей, LIF, как и у их ближайших родственников – крупных водных млекопитающих ламантинов, и у крохотных травоядных даманов, похожих на грызунов. Миллионы лет назад у общего предка всех этих видов ген LIF случайно многократно продублировался, создав дополнительные копии, существующие и сегодня.

Большая часть этих копий представляет собой “псевдогены” – мёртвые или дремлющие гены, которые ничего не делают. Всё оттого, что событие, приведшее к их копированию, не смогло скопировать промоторы – небольшие последовательности ДНК, находящиеся перед генами, и позволяющие им включаться. Создать ген без промотора – всё равно, что сделать машину без включения зажигания. Это вещь, которая может работать, но не работает.

Но есть одно исключение. Васкез обнаружил, что один из дополнительных девяти генов LIF у слонов – LIF6 – работает. Когда LIF6 появился, по счастливой случайности отрезок ДНК перед ним был очень сильно похож на промотор. И потребовалось очень мало небольших изменений, произошедших в рамках эволюции слона, чтобы этот отрезок превратился в новый промотор, позволивший LIF6 заработать.

И теперь при повреждении ДНК p53 приземляется на промотор и включает LIF6. Затем LIF6 включает последовательность самоуничтожения, обрекая повреждённые клетки на гибель. Линч заслуженно называет его геном-зомби – он был мёртвым, а теперь снова ожил, и убивает поднявшие его клетки.

Оплатите подписку, и реклама отключится

Существуют и другие потенциальные гены-зомби – у слонов есть 8 неактивных копий LIF, у даманов их 6, а у ламантинов – 11. Возрождение этих генов может помочь в борьбе с раком, но у них есть и отрицательные стороны. “Они похожи на ловушку в геноме, – говорит Линч. – Если их случайно реактивировать, они запустят самоуничтожение клеток, а при отсутствии тому убедительной причины нам не нужно, чтобы наши клетки случайным образом отмирали”. Возможно, этот риск оправдан только при достижении животным определённого размера.

Но “LIF” также важен и для воспроизведения”, – говорит Эмми Бодди из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, изучающая рак и эволюцию. Этот ген позволяет недавно оплодотворённым эмбрионам имплантироваться в матку матери. Поэтому реанимация LIF6 могла быть связана с репродуктивной функцией слонов, а не с их сопротивляемостью раку.

Даже если LIF6 и защищает слонов от рака, он работает не один. Когда Линч с командой заблокировали этот ген, они увидели, что клетки слона немного утратили чувствительность к повреждённым ДНК – но только немного. “Слонам имеет смысл обладать несколькими механизмами защиты от рака, поскольку они такие большие и так долго живут”, – говорит Лиза Абегглен из Университета Юты, помогавшая найти дополнительные копии p53 у слонов.

Скорее всего, разные животные в результате эволюции выработали разные решения парадокса Пето. Если крупные животные уменьшали риск, вызванный дополнительными клетками, выработав дополнительные подавители опухолей, “можно было бы сказать, что у лошади должно быть больше копий, чем у мыши – но это не так”, говорит Чи Данг из Людвигского института исследования рака и Вистарского института. “Существует ли некий порог размера тела, после которого это происходит?”

Не совсем. Линч добавляет, что они с командой пытались искать дополнительные копии подавляющего опухоль гена у китов. “Мы не смогли ничего найти, – говорит он. – У них нет дополнительных копий p53 или LIF. Однако они как-то справляются с парадоксом Пето, просто не так, как это делают слоны”.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

568 просмотров всего, 1 просмотров сегодня

Ещё записи на эту тему

Неожиданная роль сыра в эволюции человека Твёрдая белая масса, найденная в разбитом кувшине в гробнице Древнего Египта, оказалась старейшим образцом твёрдого сыра. Он, вероятно, был сделан по большей части из овечьего или козьего молок...
Забудьте всё, что вы знали о нормальной температуре тела... Вы проснулись в 6 утра с чувством ломоты и озноба. Не будучи уверенным, больны ли вы, или просто недоспали, вы берёте градусник. Он пищит, показывая 37,2 ºC, вы вздыхаете, вываливаетесь из кровати...
Две компании объединили усилия, чтобы отправить 3D-биопринтер на МКС... Биоэкструдер ZeroG, созданный компанией Allevi, может помочь астронавтам лучше разобраться в поведении биоматериалов в космосе Когда наша реальность догонит мечты фантастов, наличие биопринтера...
Полезного для здоровья количества алкоголя не существует: результаты масштабного исследования... Правительствам надо рассмотреть возможность рекомендовать людям полное воздержание Исследование противоречит большинству национальных рекомендаций, в которых говорится о возможной пользе одного-дву...