Жизнь без старости полностью

а) Каталаза, ключевой антиоксидантный фермент, расщепляющий Н₂О₂, был адресован в матрикс митохондрий, где он в норме отсутствует. Ген каталазы был лишен участка ДНК, кодирующего 11 аминокислотных остатка на N-конце белка. Эта часть белка — адрес, направляющий его в пероксисомы. Вместо пероксисомного адреса ген был дополнен участком ДНК, кодирующим полипептид из 25 аминокислот, который играет роль митохондриального адреса в ферменте орнитинтранскарбамилазе.

Модифицированный таким образом ген был введен в мышиный эмбрион. Оказалось, что мыши с такой мутацией живут дольше (данные группы П. Рабиновича [298]). В той же лаборатории было показано [179], что старение скелетных мышц резко замедляется присутствием каталазы внутри митохондрий. Исчезли такие нарастающие с возрастом эффекты, как повышение продукции перекиси водорода мышечными митохондриями, увеличение числа мутаций митохондриальной ДНК, рост карбонилирования белков (особенно белков митохондрий), снижение максимальной скорости митохондриального дыхания и сопряженного с ним синтеза АТФ.

Тормозилось уменьшение числа митохондрий в скелетных мышцах при старении животных [179]. Кроме того, ослаблялось неблагоприятное действие старения на миокард, снижались явления системного воспаления, уменьшалась частота возникновения опухолей негематопоэтического происхождения; при этом каталаза не влияла на развитие опухолей гематопоэтической системы и гломерулонефропатий [359,68]. На мышах с мутацией в корректорском центре митохондриальной ДНК-полимеразы («мутаторных мышах») адресная доставка каталазы в митохондрии сердца уменьшала число делеций митохондриальной ДНК, карбонилирование белков и количество активной формы фермента апоптоза — каспазы 3, повышенные у «мутаторных» мышей в отсутствие каталазы в органеллах [67]. Перечисленные эффекты были выражены гораздо слабее или вовсе отсутствовали, если каталаза была снабжена ядерным либо пероксисомным адресом [298].

б) Был нокаутирован ген белка p66shc, комплексующегося с митохондриальным цитохромом с и, по-видимому, разрешающего этому цитохрому переносить электрон прямо на О₂, образуя О^2-. Продолжительность жизни мышей выросла на 30 % (работы группы П. Дж. Пеличчи [224,361,236,104])[21].

в) В нашей лаборатории был синтезирован низкомолекулярный антиоксидант, адресованный в митохондрии (SkQ1, см. гл. II.7). Это вещество продлевало жизнь грибов, растений, ракообразных, насекомых, рыб и млекопитающих, а также замедляло развитие большой группы старческих заболеваний и признаков.

4) Увеличение уровня митохондриальных АФК ускоряет старение. В рамках нашего проекта по борьбе со старением (гл. II.7) один из его участников, президент Королевской академии наук Швеции Б. Кэннон и её сотрудники провели опыты на «мутаторных» мышах. Как уже отмечалось выше, такие мыши умирают гораздо быстрее со всеми признаками прогерии — преждевременного старения. Эти эффекты резко ослаблялись добавкой митохондриального антиоксиданта SkQ 1 в питьевую воду.

5) Старение сопровождается накоплением ошибок в митохондриальной ДНК [179] и уменьшением количества митохондриального фосфолипида кардиолипина [260,254]. У упомянутых в предыдущем абзаце прогерических мышей особенно много мутаций накапливается в митохондриальном гене цитохрома b [360], участвующем в генерации АФК митохондриями. В норме мутации митохондриальной ДНК возникают примерно на порядок быстрее, чем в ядерной, несмотря на наличие системы выбраковки поврежденных митохондрий (митоптоза), т. е. процесса, который должен способствовать очистке митохондриальной популяции клетки от органелл с поврежденной ДНК [323]. Одним из объяснений этому могло бы быть повреждение ДНК митохондрий за счет её окисления посредством АФК, образующихся во внутренней митохондриальной мембране, к которой эта ДНК прикреплена [323].