Щоб прожити довше, клітини можуть злегка послабити інтенсивність енергетичних реакцій - механізм, який не працює у мишей, але працює у деяких відомих звірів-довгожителів.
Миші і щури живуть дуже недовго - рік, два, від сили три. А ось голі землекопи - теж гризуни, і за розмірами відповідні щурам - одні з найзнаменитіших довгожителів на світі: вони живуть до 30 років. Причому старіють землекопи без будь-яких серйозних проблем зі здоров'ям, вони не змінюються зовні, продовжують розмножуватися, як розмножувалися, і т. д.
Секрет довгого щасливого життя голих землекопів намагаються розкрити давно. Ми писали про те, що їхні клітини пригнічують активність власних генів, і що система ремонту ДНК працює у них надзвичайно ефективно - те й інше, очевидно, робить внесок у їх довгожительство. У недавній статті в PNAS дослідники з Інституту фізико-хімічної біології разом з колегами з Лейбніцівського інституту зоологи і дикої природи описують ще один механізм, який може гальмувати старіння і який добре працює у землекопів і погано - у мишей.
Серед головних причин старіння зазвичай називають активні форми кисню - агресивні молекули-окислювачі, які псують білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти. Активні форми кисню з'являються як побічний продукт нормальних біохімічних реакцій у мітохондріях - клітинних органелах, які видобувають для клітини енергію. Мітохондрії виглядають як цистерни з двома мембранами, зовнішньою і внутрішньою. Сенс всіх реакцій, які відбуваються в мітохондріях, в тому, щоб розщепити «харчову» молекулу, поступово розбираючи її на фрагменти, розриваючи в ній хімічні зв'язки, і енергію цих хімічних зв'язків перетворити на молекули АТФ - аденозинтрифосфата. Енергію у формі АТФ клітина може використовувати де завгодно і коли завгодно.
Зв'язки в «харчовій» молекулі рвуться за допомогою кисню, але все відбувається опосередковано, через кілька етапів - тобто сам кисень безпосередньо нікого не окисляє, йому допомагають у цьому безліч ферментів. У якийсь момент електрони, які вивільнилися при розриві хімічних зв'язків, підхоплюють спеціальні молекули-переносники і передають їх білкам, що сидять у внутрішній мембрані мітохондрій. Ці білки починають перекидати електрони один одному, і зрештою віддають їх кисню. У міру подорожі електрона на обох сторонах внутрішньої мембрани мітохондрій перегруповуються протони, так що на одному боці H + стає багато, а на іншому мало. Градієнт протонів використовує білок, який синтезує АТФ; тут протони працюють як потік води, який здійснює корисну роботу - крутить турбіну АТФ-синтезуючого ферменту.
Видобуток енергії залежить від електричного стану внутрішньої мембрани мітохондрій: чим сильніше вона поляризована, тим більше буде отримано АТФ, але і тим більше з'явиться неприємних побічних продуктів - активних форм кисню. Якщо ж поляризацію мембрани пом'якшити, енергетично процеси стануть менш інтенсивними, але й агресивних окислювачів теж буде менше.
Є два ферменти, які зменшують поляризацію мембрани - гексокіназа і креатінкіназа. Обидва ферменти працюють у просторі між зовнішньою і внутрішньою мембраною мітохондрій, приєднуючи залишки фосфорної кислоти шестиуглецеві цукру (гексози) і органічну кислоту креатин. Та й інша реакції потрібні для важливих біохімічних цілей, для яких - нам зараз неважливо, а важливо те, що обидва ферменти в якості реагента (джерела фосфорних груп) використовують АТФ. Відірвавши одну з фосфорних груп від АТФ, вони перетворюють її на АДФ - аденозиндифосфат. Цей АДФ тепер відправляється крізь внутрішню мембрану вглиб мітохондрії. І при транспорті АДФ через мембрану вона злегка втрачає деполяризується.
Дослідники порівняли, як деполяризуючий механізм з гексокіназами і креатінкіназою працює в різних тканинах і у різних видів тварин. Виявилося, що у мишей в скелетних м'язах, в діафрагмі, в серці, мозку і селезінці вже через рік після народження деполяризація проявляється все слабкіше і слабше, а через два роки вже майже ніякої деполяризації немає. (У нирках і легких ослаблення деполяризації виражено меншою мірою.) А ось у голих землекопів і кажанів під назвою очкові листоноси (які порівняно з іншими кажанами теж живуть довго - до 10 років) деполяризація внутрішньої мембрани має місце до похилого віку. Тобто, очевидно, землекопи і очкові листоноси якраз доживають до похилого віку завдяки тому, що механізм, який злегка деполяризує мембрану, продовжує у них працювати і працювати. Тепер хотілося б зрозуміти, чи не можна навчитися налаштовувати цей механізм і в наших мітохондріях, щоб і ми могли в порівняльній тривалості життя уподібнитися голим землекопам і очковим листоносам.