Сморщенные: Биологи раскрыли тайну вечной молодости

Почему одни люди выглядят моложе своего возраста, а другие старше? Китайские ученые опубликовали результаты исследований, которые впервые показали, что преждевременное старение лица связано со вполне определенным геном. Этот ген отвечает за выработку темного пигмента и, как считают, именно он был причиной появления белой европеоидной расы.

Каждый хочет выглядеть моложе своих лет. Это связано с убеждением, что молодость — отражение здоровья. Действительно, как показали недавние исследования британских и датских ученых, по внешнему возрасту можно предсказать продолжительность жизни человека. Внешний возраст, как оказалось, коррелирует с такими биомолекулярными маркерами, как длина теломеров. Понимание механизмов, лежащих в основе изменений внешнего вида, по словам геронтологов — специалистов по старению, жизненно необходимо для разработки новых методов омолаживающих терапий, однако исследований в этой области проводится недостаточно.

Международная группа ученых из научных институтов Китая, Нидерландов, Великобритании и Германии провели крупномасштабное исследование по поиску полногеномных ассоциаций, чтобы найти связь между генами и внешним возрастом, в том числе степени выраженности морщин на лице. Генетики изучили геномы более двух тысяч пожилых британцев, участников Роттердамского исследования, посвященного выявлению факторов, вызывающих сердечно-сосудистые, неврологические, офтальмологические и психические расстройства у людей преклонных лет. На связь с внешним возрастом ученые проверили более восьми миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (англ. Single nucleotide polymorphism, SNP, или снипы).

Снип появляется, когда один из нуклеотидов в гене или на другом участке ДНК заменяется другим. По сути это мутация, которая создает новый вариант гена или, говоря языком генетиков, новую аллель. Одна аллель может отличаться от другой несколькими снипами. Зачастую снипы ни на что не влияют, поскольку затрагивают не столь важные участки ДНК, однако иногда мутация может дать вредный или полезный эффект, например ускорить или замедлить старение кожи лица. Как же найти нужную мутацию среди миллионов других? Задача полногеномного поиска ассоциаций заключается в том, чтобы разделить участников на несколько групп — с более молодыми и более старыми лицами, и выяснить, какой из однонуклеотидных замен эти группы больше всего отличаются. Самый распространенный снип (или несколько самых распространенных) будет находиться в том гене, что отвечает за внешний возраст.

Генетики исследовали 2693 человека, чтобы найти снипы, связанные со скоростью старения кожи лица, выраженности морщин, изменениями цвета кожи, формы лица, размера губ, линии подбородка и носогубных складок. Хотя ученые не обнаружили достаточно достоверных ассоциаций с внешним возрастом и морщинами, они заметили, что чаще других встречаются различные однонуклеотидные замены в гене MC1R, который располагается на 16-й хромосоме. Однако если в анализе учитывать влияние биологического возраста и пола, тут же возникает достоверная ассоциация между аллелями MC1R. Так как у каждого здорового человека двойной набор хромосом, а значит, каждый ген представлен в двух копиях, то если в клетках один ген MC1R нормальный, а другой мутантный — человек выглядит на один год старше своего возраста, если оба MC1R мутантные — на два года. Заметим, что под мутантным геном в данном случае понимается та аллель, которая не производит нормальный белок.

Чтобы проверить полученный результат, биологи использовали результаты другого долговременного исследования, взяв генетические данные 599 пожилых датчан. Ученые оценили внешний возраст и степень выраженности морщин по фотографиям людей, чей биологический возраст был известен. Была выявлена ассоциация с однонуклеотидными полиморфизмами, которые оказались в непосредственной близости к MC1R или внутри этого гена. Но генетики не остановились на этом и сделали еще одну проверку, на этот раз с 1173 европейцами, из которых 99 процентов — женщины. Внешний возраст по-прежнему ассоциировался с MC1R.

Рыжие люди с белой кожей наиболее широко распространены в Европе, особенно в Великобритании и Ирландии. Ученые считают, что это связано с миграцией древних людей из Африки на север. У них был активный ген MC1R, который защищал их кожу от ультрафиолета, а значит — поддерживался естественным отбором. Однако на севере солнечные лучи менее интенсивны, и действие естественного отбора ослаблялось. Начали накапливаться мутации в MC1R, приводящие к побледнению кожи и осветлению волос. Дрейф генов, который представляет собой случайное перераспределение частот вариантов генов при уменьшении популяции, дало возможность мутантным генам широко распространиться. Биологи также полагают, что распространению аллелей, отвечающих за светлые волосы, мог способствовать половой отбор, когда люди старались выбирать партнеров из блондинов и блондинок.

Чем же так примечателен MC1R? Ген кодирует белок меланокортиновый рецептор первого типа, который участвует в сигнальных путях, приводящих к выработке темного пигмента эумеланина. Ранние исследования показали, что 80 процентов людей с рыжими волосами или со светлой кожей имеют вариант MC1R, который производит нерабочий белок. Снипы в этом гене также связаны с проявлением пигментных пятен. Интересно, что цвет кожи оказывает некоторое влияние на степень ассоциации между аллелями и внешним возрастом. У людей с бледной кожей такая связь наиболее сильна, а слабее всего она проявляется при оливковом цвете кожи, однако, несмотря на это, ассоциация все равно оставалась значимой.

В целом влияние MC1R на внешний возраст проявлялось вне зависимости от цвета кожи или пигментных пятен, что указывает на другие черты лица, которые могут быть ответственны за ассоциацию. Так как мутантные аллели приводят к появлению желтых и красных пигментов, которые не способны защитить кожу от повреждающего и состаривающего ее ультрафиолетового излучения, на внешний возраст могло бы оказывать влияние солнце. Однако даже с учетом этого влияния ассоциация все равно оказывается сильной. Авторы статьи полагают, что MC1R может взаимодействовать с другими генами, участвующими в воспалительных и окислительных процессах. Чтобы раскрыть биохимические и молекулярные механизмы, лежащие в основе старения кожи, необходимы дальнейшие исследования.

Александр Еникеев