Мы соседи по планете

3 932 подписчика

Усиленный апоптоз помог галапагосским черепахам снизить риск заболеть раком

Усиленный апоптоз помог галапагосским черепахам снизить риск заболеть раком

Усиленный апоптоз помог галапагосским черепахам снизить риск заболеть раком

Галапагосская черепаха с западной части острова Санта-Крус (Chelonoidis porteri)

oliver.dodd / Flickr

Галапагосские черепахи редко болеют раком благодаря удвоению генов, связанных с реакцией на неправильную свертку белка и проблемы с эндоплазматическим ретикулумом. В результате поврежденные клетки быстро уничтожаются за счет апоптоза и не успевают навредить всему организму. Как отмечается в препринте исследования на сайте bioRxiv.org, все черепахи обладают повышенной устойчивостью к окислительному стрессу, что позволяет им увеличить продолжительность жизни и снизить риск онкологических заболеваний, однако самым крупным и долгоживущим из них пришлось приобрести дополнительные механизмы защиты от рака.

Согласно теоретическим расчетам, чем больше в организме животного клеток и чем дольше оно живет, тем выше его риск заболеть раком. Однако в действительности увеличение размеров тела и продолжительности жизни сопровождаются появлением механизмов, подавляющих возникновение и деление злокачественных клеток. Например, слоны редко болеют раком благодаря дополнительным копиям гена TP53, который кодирует белок, останавливающий размножение подозрительных клеток и запускающий в них процесс апоптоза.

Команда исследователей во главе со Скоттом Глаберманом (Scott Glaberman) из Университета Джорджа Мейсона предположила, что аналогичные механизмы должны были появиться и у некоторых черепах, например, галапагосских (видовой комплекс Chelonoidis niger) и гигантских (Aldabrachelys gigantea), которые отличаются очень крупными размерами и могут жить более 150 лет.

Проанализировав филогенетическое древо отряда, ученые выяснили, что ускоренное увеличение размеров происходило сразу в нескольких эволюционных ветвях черепах, включая морских (Chelonioidea) и трехкоготных (Trionychidae), а также, независимо друг от друга, у предков галапагосских, гигантских и ныне вымерших маскаренских черепах (Cylindraspis).

Злокачественные опухоли возникают у черепах очень редко, причем частота их появления примерно одинакова у всех представителей отряда. Рассчитав теоретическую вероятность развития рака у различных видов черепах на основе их размеров и продолжительности жизни, Глаберман с коллегами пришли к выводу, что одновременно с тем, как некоторые черепахи становились все более крупными, реальный риск рака у них значительно снижался. Особенно заметное снижение произошло у предков галапагосских черепах.

Поскольку у некоторых других крупных животных, например, уже упоминавшихся слонов, эволюция устойчивости к раку связана с появлением дополнительных копий генов-супрессоров опухолей, исследователи решили поискать в геноме черепах признаки дупликаций генов. В общей сложности им удалось выявить 86 случаев удвоения генов, характерных для всех современных черепах, а также удвоения, специфичные для отдельных групп, включая 245 у бокошейных черепах (Pleurodira), 33 у всех сухопутных черепах (Testudinidae), 259 у вымершей абингдонской слоновой черепахи (Chelonoidis abingdonii) (одного из видов галапагосских черепах), 201 у пустынного западного гофера (Gopherus agassizii), 273 у каролинской коробчатой черепахи (Terrapene carolina), 315 у расписной черепахи (Chrysemys picta) и 270 у дальневосточной черепахи (Pelodiscus sinensis).

Около двенадцати процентов дупликаций генов C. abingdonii оказались связаны с подавлением злокачественных опухолей и старением. Данные гены отвечают за апоптоз, регуляцию клеточного цикла и репарацию ДНК. Эти результаты хорошо соотносятся с предыдущим анализом генома данного вида. Однако в других исследованных линиях лишь от ноля до шести процентов удвоенных генов имеют отношение к онкологическим заболеваниям и возрастным изменениям. Исключение составляют лишь западные пустынные гоферы, у которых 9,4 процента удвоенных генов связаны с устойчивостью к раку и увеличением продолжительности жизни.

На финальном этапе исследования Глаберман и его соавторы провели эксперимент с фибробластами галапагосских черепах, западного пустынного гофера, а также бирманской (Geochelone platynota), попугаеклювой (Homopus areolatus) и каролинской коробчатой черепах. Клетки рептилий обрабатывали несколькими соединениями, вызывающими различные виды стресса: туникамицином, этопозидом и паракватом. Туникамицин стимулировал апоптоз в фибробластах всех видов черепах, участвовавших в эксперименте, за исключением бирманской, однако у галапагосских уровень реакции был вдвое выше, чем у их сородичей. Это говорит о том, что при неправильной  свертке белков и повреждениях эндоплазматического ретикулума клетки галапагосских черепах быстрее подвергаются апоптозу. При этом уровень гибели клеток, обработанных паракватом, который вызывает окислительный стресс, оказался примерно одинаковым у всех видов, а на этопозид, вызывающий разрывы ДНК, реагировали лишь клетки гофера.

Авторы отмечают, что усиленная реакция на окислительный стресс считается одной из причин, почему даже мелкие виды черепах отличаются довольно высокой продолжительностью жизни и редко болеют раком. При этом галапагосские черепахи, которые живут еще дольше и достигают более крупных размеров, обзавелись дополнительным механизмом, снижающим риск онкологических заболеваний: усиленной выбраковкой клеток в ответ на неправильную свертку белков и проблемы с эндоплазматическим ретикулумом.

 

Сергей Коленов

 

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх