Митохондрии вторглись в клетки головного мозга со своей ДНК
Митохондрии в клетках человеческого организма выполняют функцию «энергетических станций». Поскольку это потомки древних бактерий, у них, в отличие от других органелл клетки, есть собственная ДНК. Ученые из США обнаружили, что эту ДНК митохондрии способны встраивать в хромосомы клеток, менять таким образом геном человека и сокращать продолжительность жизни.
Митохондрии есть во всех клетках человеческого организма и отвечают за производство энергии, которая необходима нам для жизни. Только эти органеллы имеют собственную ДНК — она осталась от древних бактерий, которые поселились внутри наших одноклеточных предков примерно 1,5 миллиарда лет назад и были предшественниками органелл.
В последние несколько десятилетий стало известно, что ДНК митохондрий способна изредка «выпрыгивать» из органелл и через ядро клетки попадать в хромосомы человека. Такие «вставки» накапливались миллионы лет, и каждый человек фактически унаследовал от предков сотни рудиментарных, в основном безвредных сегментов ядерной митохондриальной ДНК (NUMT).
Исследователи из Мичиганского университета в США обнаружили, что митохондрии меняют «вторгаются» в ядро клеток гораздо чаще, чем было принято считать. Они также выяснили, что на здоровье человека это может сказываться негативно. Соответствующую научную статью опубликовал журнал PLOS Biology.
В исследовании изучались образцы тканей из разных частей головного мозга, взятые посмертно у 1187 пожилых людей. Оказалось, что митохондриальная ДНК попадает в ядра клеток в основном в префронтальной коре, и это, скорее всего, происходит несколько раз в течение жизни человека.
«Мы обнаружили множество таких вставок в разных областях мозга, но не в клетках крови, что объясняет, почему десятки предыдущих исследований, в которых анализировалась ДНК крови, не зафиксировали это явление», — отметили ученые.
Как правило, унаследованные сегменты ядерной митохондриальной ДНК для человека безопасны. Это может объясняться тем, что они возникают на ранних стадиях развития и потенциально вредные NUMT удаляются. Однако если фрагмент митохондриальной ДНК попадает в ген или регуляторную область, он способен сократить продолжительность жизни человека. Те участники исследования, у которых «вставок» митохондриальной ДНК в клетках было больше, умирали раньше.
«Накопление фрагментов митохондриальной ДНК можно добавить в список механизмов нестабильности генома, которые могут способствовать старению, снижению функциональности и продолжительности жизни», — пояснили авторы публикации.
Выяснилось также, что стресс повышает вероятность попадания ДНК митохондрий в ядро. Клетки, работа которых нарушалась из-за стресса, в четыре-пять раз быстрее накапливали NUMT.
По словам ученых, полученные результаты меняют представление о влиянии митохондрий на организм человека. Если раньше было известно, что они могут контролировать, какие гены включены и какие выключены, то новые данные подтверждают их способность менять последовательность человеческой ДНК.
