You are viewing aging_genes

Previous Entry | Next Entry


Наконец то вышла наша статья в Nature communications
http://www.nature.com/ncomms/2013/130820/ncomms3212/full/ncomms3212.html
В июле 2009 года на XIX Всемирном геронтологическом конгрессе в Париже  знаменитые биогеронтологи Том Кирквуд и Стивен Остад упомянули в своих докладах одно из замечательных открытий того времени – установление факта исключительного долгожительства (41 год) одного из мельчайших (2-7 г) представителей класса млекопитающих – летучей мыши ночницы Брандта (Myotis brandtii). Она во много раз выделяется из известной закономерности в мире млекопитающих - прямой корреляции массы тела и продолжительности жизни. Кстати сказать, установление факта долгожительства у данного вида принадлежит Стивену Остаду в соавторстве с коллегами из Новосибирска. Об этом открытии я рассказал в отчете о XIX Конгрессе читателям Вестника геронтологического общества РАН (XIX ВСЕМИРНЫЙ ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКИЙ КОНГРЕСС (5-9 ИЮЛЯ 2009 г., ПАРИЖ, ФРАНЦИЯ) / Вестник ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА РАН. 2009. № 8-9), а также специалистам-зоологам, работающим в нашем Институте биологии Коми НЦ УрО РАН. Как оказалось, данный представитель фауны являлся частым гостем наших широт и в г. Киров отыскался специалист, Андрей Ляпунов, посвятивший много лет исследованию ночниц в дикой природе. Однако в тот момент история не получила развитие, поскольку ни средств, ни знаний для анализа генома этого объекта у нас не было. Весной 2011 года я познакомился с гарвардским профессором Вадимом Гладышевым, от которого узнал о его выдающемся успехе – расшифровке генома уникального долгоживущего млекопитающего – голого землекопа, статья об особенностях его генома тогда только что была направлена в Nature. Вадим высказал заинтересованность в расширении спектра объектов исследования среди долгоживущих млекопитающих, причем не только с точки зрения геномики, но и транскриптомики, и метаболомики. Так нам представился шанс внести свой вклад в эволюционную геронтологию. В конце лета 2011 года мне удалось получить поддержку руководства Института биологии (большое спасибо директору Светлане Владимировне Дегтевой и зам. директора по науке Чадину Ивану Федоровичу) и поздней осенью состоялась первая недельная экспедиция к местам обитания ночниц Брандта. Идеей экспедиции было не только собрать образцы данного вида животных, но и застать их на этапе ранней спячки для последующего транскриптомного изучения этого явления. Ранней весной и летом 2012 года состоялись еще две экспедиции. Экспедиционная работа стала успешной благодаря неутомимым зоологам Оксане Кулаковой и Андрею Ляпунову, которые с риском для жизни на альпинистком снаряжении спускались в обледенелые пещеры, где укрываются ночницы.
Огромную проблему составила пересылка образцов, Россельхоз долго не давал нам разрешение на вывоз, что существенно задержало расшифровку генома, которая была выполнена в знаменитом Пекинском институте генома (BGI). Помимо сбора образцов, наша команда разработала описание биологии вида, а также составила список приоритетов среди старение-ассоциированных молекулярных путей для пристального анализа полученного генома. 20 августа 2013 года наша статья «Genome analysis reveals insights into physiology and longevity of the Brandt’s bat Myotis brandtii» наконец увидела свет в журнале Nature communications. В общей сложности в работе принимали участие 29 соавторов из России, Китая, США, Голландии и Южной Кореи.
Согласно Синтетической Теории Эволюции в основе микроэволюции (видообразования) лежат изменения в геноме. Поскольку различия в долгожительстве между разными видами млекопитающих составляют несколько порядков, вполне очевидно предположить их закрепленность в геноме вида. Геном Myotis brandtii оказался довольно маленьким по сравнению с другими млекопитающими - 2 Гб (для сравнения, у человека размер генома - 3.3 Гб). Данные позволили предсказать наличие 22256 белок-кодирующих генов, 21219 (95.34%) генов транскрибировалось (на основании данных RNA-seq) и 20744 (93.20 %) генов удалось функционально аннотировать по гомологии с другими видами.
Чтобы сделать геномный филогенетический анализ летучих мышей, сравнили 2,654 однокопийных ортологичных генов M. brandti с 8 другими видами млекопитающих, что позволило создать филогенетическое древо. Наиболее близкими к ночнице Брандта в эволюционном отношении оказались лошади (Equus caballus), их дивергенция произошла примерно 81.7 лет назад, что близко ко времени адаптивной радиации класса млекопитающих.
Количество ретротранспозонных повторов в геноме ночницы Брандта составляет 22%, что меньше чем у других млекопитающих и может быть причиной малого размера всего генома. Хотя в статье это не упоминается, известна связь старения стволовых и других типов клеток млекопитающих с ретротранспозициями. В качестве предположения, чем меньше ретротранспозонов содержит геном, тем больше продолжительность жизни.
В связи с тем, что ночницы полагаются в основном на эхолокацию, многие гены семейства обонятельных рецепторов утратили свою функцию. Опять же в статье это не было отмечено, но снижение обоняния у нематод, дрозофил и мышей существенно продлевает жизнь. Человек и голый землекоп - еще два вида млекопитающих, которые резко уклоняются из правила масса тела – долголетие, тоже утратили множество генов обонятельных рецепторов.
В геноме ночницы Брандта наблюдается увеличение количества гена FBXO31, играющего ключевую роль в остановке клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК, он получил у ночницы Брандта дополнительные 52 копии в геноме. В этой связи требует дальнейшего изучения чувствительность данного животного к бласттрансформации клеток. Как недавно установили Вера Горбунова и Андрей Селуянов, такие млекопитающие как голый землекоп и палестинский слепыш не восприимчивы к опухолеобразованию. Возможно нечто подобное может быть найдено у ночницы Брандта.
Как и у приматов, у рукокрылых утрачена способность синтезировать витамин С. Ген гулонолактон (L-) оксидазы превратился в псевдоген.
Среди генов, претерпевших позитивную селекцию у ночницы, Gene Ontology анализ выявил гены иммунитета и оплодотворения. Кроме того, это гены, ассоциированные с сердечной мышцей (адаптация к полету) и гены, потенциально вовлеченные в эхолокацию (некоторые из них оказались общими с дельфинами).
По крайней мере одну уникальную замену содержит 21 ген M. brandti. В частности, в связи с сумеречным и УФ-зрением обнаружены замены нуклеотидов в генах зрительной системы.
У ночниц спаривание происходит непосредственно перед или во время гибернации, самцы могут спариваться с торпидными самками. Сперма хранится в репродуктивном тракте, а оплодотворение отсрочивается до весны. Регуляцию оплодотворения осуществляет фолликуло-стимулирующий гормон (FSH). У ночницы обнаружена уникальная аминокислотная замена (S89R) в зрелом FSH-бета пептиде. Поскольку эта замена находится в гидрофобном рецептор-лигандном интерфейсе, она снижает афинность (сродство) FSH-бета к его рецептору.
Биогеронтологи знают, что мутации в генах оси GH/IGF1 приводят к увеличению продолжительности жизни у многих модельных животных (нематод, дрозофил, млекопитающих). Например, эксперименты с C. elegans показали, что выключение гена daf-2, кодирующего функциональный гомолог IGF1R и рецептора инсулина, приводят к увеличению продолжительности жизни в несколько раз. В геноме ночницы обнаружена делеция Leu281 в трансмембранном домене рецептора гормона роста, который высоко консервативен у тетрапод. Поскольку трансмембранный домен крайней важен для трансдукции сигнала, вероятно предполагать изменение функции рецептора. Выявлены уникальные аминокислотные замены в трансмембранных участках рецепторов гормона роста и инсулиноподобного фактора роста 1. Данные изменения могли послужить основой для перехода к карликовости и долгожительству у мелких видов рукокрылых и ночницы Брандта в частности.
Анализ транскриптома печени ночницы указывает на определенное сходство в уровне экспрессии генов инсулиновой сигнализации между M. brandti и долгоживущими GHR-/- мышами, например у них повышен уровень экспрессии транскрипционного фактора стрессоустойчивости FOXO1. Сравнение транскриптомов карликовых долгоживущих мышей и летучих мышей выявило практически зеркальную картину.
Таким образом, в результате проведенной работы были получены новые представления о генах приспособленности млекопитающих к полету, эхолокации и гибернации, сумеречному и ультрафиолетовому зрению, выявлены механизмы особенного цикла размножения и исключительного долголетия ночниц.
12817504

Comments

( 2 comments — Leave a comment )
danielauer
Aug. 20th, 2013 09:19 pm (UTC)
Мои поздравления!
livejournal
Aug. 26th, 2013 06:39 am (UTC)
Геном летучей мыши-"аксакала" поможет найти гены долго
Пользователь bsivko сослался на вашу запись в записи «Геном летучей мыши-"аксакала" поможет найти гены долголетия» в контексте: [...] http://aging-genes.livejournal.com/63603.html [...]
( 2 comments — Leave a comment )

Profile

aging_genes
aging_genes

Latest Month

July 2014
S M T W T F S
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner