Обитающий в полярных районах Северного полушария гренландский кит (Balaena mysticetus) живет более двух столетий и почти не болеет раком. Секрет его долголетия оказался скрыт в клетках соединительной ткани, ответственной за заживление ран: при пониженной температуре в них активируется особый белок, усиливающий восстановление поврежденной ДНК.
В природе средняя продолжительность жизни гренландских китов составляет около 100 лет. При этом отдельные особи могут жить более 200 лет, что среди позвоночных животных — большая редкость. Хотя оценки могут быть неточными, в 2013 году исследователи документально подтвердили существование не менее 15-20 гренландских китов старше 100 лет.
Будучи претендентом на звание самого долгоживущего млекопитающего, наравне с гренландской полярной акулой Somniosus microcephalus, чей возраст может составлять от 272 до 512 лет, гренландский кит привлек внимание международной исследовательской группы под руководством Дениса Фирсанова из Рочестерского университета (США).
Особое внимание ученые обратили на парадокс Пето, согласно которому заболеваемость раком у человека выше, чем у китов, хотя у последних куда больше клеток. Логика подсказывает, что поскольку у животных, чья масса тела превышает 80 тонн, риск рака должен быть выше, чем у людей. Но в реальности все наоборот. Чтобы выяснить причину, а также раскрыть секрет долголетия этих морских гигантов, Фирсанов и коллеги изучили фибробласты — клетки соединительной ткани гренландских китов, ответственные за регенерацию кожи и заживление ран.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature, показали, что ткани обладали удивительной способностью к быстрому восстановлению поврежденной ДНК, включая двунитевые разрывы — самые опасные нарушения генома. У китов также реже фиксировали типы мутаций, изменяющие структуру хромосом.
Особую роль в ускоренном «ремонте» ДНК сыграл РНК-связывающий белок CIRBP, который экспрессируется в тканях в необычайно высоких количествах. Оказалось, что он активируется при пониженных температурах, помогая клеткам справляться со стрессом. Он также усиливал главные пути восстановления ДНК — негомологичное соединение концов (один из путей репарации двунитевых разрывов) и гомологическую рекомбинацию (обмен нуклеотидными последовательностями между двумя идентичными или похожими хромосомами).
Введя этот вариант CIRBP в человеческие клетки, ученые обнаружили, что белок повысил устойчивость к радиации и способность к восстановлению поврежденной ДНК. При этом подавление CIRBP у китов привело к снижению эффективности «ремонта». Поскольку даже в опытах с дрозофилами (плодовыми мушками) дополнительная экспрессия белка увеличивала продолжительность жизни, исследователи пришли к выводу, что эффект CIRBP универсален и воздействует на весь организм.
В отличие от слонов, компенсирующих риск развития рака множеством копий гена ТР53 (обеспечивает профилактику опухолевых трансформаций клеток), киты «выбрали» другую эволюционную стратегию, направленную на бережное восстановление поврежденных клеток. Эта тактика, как отметили авторы статьи, не только предотвращает развитие опухолей, но сохраняет длительное функционирование тканей.
Открытие может привести к разработке новых способов профилактики онкологических заболеваний и замедлению процессов старения у человека. Поскольку природа уже нашла способ для поддержания длительной стабильности генома, будущие исследования помогут лучше изучить этот механизм, чтобы использовать его для защиты человеческого здоровья.