Чим більше помилок допускають білоксинтезуючі машини, тим швидше старіє клітина.
Серед різноманітних причин старіння останнім часом все частіше згадують трансляційні помилки, або помилки в синтезі білка. Всі білки в наших клітинах синтезуються спеціальними молекулярними комплексами - рибосомами, що складаються зі спеціальних рибосомних РНК і рибосомних білків. Інформація про білку приходить до рибосом на довгій матричній РНК (яка, в свою чергу, являє собою копію з того чи іншого гена в ДНК). Рибосоми читають послідовність нуклеотидів у матричній РНК і відповідно до неї збирають поліпептидний ланцюг з амінокислот. Весь процес називається трансляцією, і в ній, крім рибосом і матричної РНК, бере участь ще безліч інших молекул.
При цьому трансляція може йти з помилками: рибосома помиляється, коли розшифровує код в матричній РНК, і на виході з'являється білок з мутаціями. Або, наприклад, рибосома не впізнає стоп-сигнал, який позначає кінець синтезу, і їде по РНК далі, в службові області молекули, які не призначені для читання. У результаті білок виходить більшим за звичайний - у нього до його власної амінокислотної послідовності додана якась дивна і безглузда амінокислотна послідовність.
І ще в 60-ті роки XX століття з'явилася гіпотеза, що такі помилки прискорюють старіння. Довгий час підтвердити це належним чином не виходило, але зараз на користь білкового (точніше, трансляційного) старіння з'являються все більше експериментальних даних. Наприклад, відомо, що у голих землекопів - знаменитих гризунів, які при невеликих розмірах живуть до тридцяти років - рибосоми роблять набагато менше помилок, ніж у мишей, які живуть зазвичай не довше трьох років. А якщо штучним чином знизити ймовірність трансляційних помилок у дріжджів, або у дрозофіл, або у круглих хробаків, їх тривалість життя збільшиться на 23%.
Дослідники з Цюріхського університету вступили інакше: вони модифікували мишей так, щоб у них при синтезі білка з'являлося більше помилок, ніж зазвичай. Помилки в трансляції були у таких мишей все життя, але поки миші були зовсім молоді, вони були здорові. А ось коли їхній вік наближався до дев'яти місяців (що відповідає приблизно тридцяти рокам на людський рахунок), у них передчасно з'являлися ознаки старіння: хутро сідів і випадав, розвивалася катаракта, миші втрачали жир і м'язову масу, вважаючи за краще менше рухатися і більше сидіти на місці; сила і витривалість у них теж падала. Ознаки старіння проявлялися і на клітинному рівні: у білках ставало більше окислювальних дефектів, у клітинах накопичувалися токсичні продукти метаболізму, швидше вкорачувалися знамениті теломери - кінцеві ділянки хромосом, які вважаються одним з головних молекулярних маркерів біологічного віку. І в цілому, як говориться в статті в Science Advances, у таких мишей шанси дожити хоча б до півтора років були в сім разів менше ніж у звичайних мишей, у яких рибосоми не робили зайвих помилок при синтезі білка.
Нещодавно ми писали про іншу працю, в якій також йшлося про старіння і рибосомні аномалії. Щоправда, в тій статті йшлося не стільки про помилки в читанні матричної РНК, скільки про гальмування і зіткнення рибосом, через що синтезований білок неправильно згортається (а неправильно згортаються білки можуть дуже сильно нашкодити клітці).
Можливо, що і помилки в синтезі, і рибосомні зіткнення пов'язані один з одним. Правда, тут виникає інше питання: а чому, власне, рибосоми помиляються? Чи є відмінності в тому, як вони помиляються в молодості і в старості? Чи не починається тут все з мутацій, які з'являються в генах, що кодують рибосомні РНК і білки? Як би там не було, нові результати не тільки показують на прикладі ссавців, що старіння залежить від білкових помилок, але і пов'язують з білковими помилками інші ознаки старіння, на кшталт теломерів. Цілком можливо, що секрет дуже довгого і здорового життя потрібно шукати якраз в синтезі білка і білоксинтезуючих машинах - рибосомах.