Caenorhabditis elegans, скромный круглый червь, который научил нас так многому в области генетики, получил обновление. Команда из Университета Рочестера модифицировала некоторые виды C. elegans, чтобы их митохондрии могли собирать свет и производить больше энергии. Открытие, которое, вероятно, скоро появится в фильмах о супергероях, заключается в том, что модифицированные черви были более энергичными и старели медленнее. Исследование было опубликовано в журнале Nature Aging.
Митохондрии внутри наших клеток известны как электростанции организма, производящие аденозинтрифосфат (АТФ), который сохраняет энергию для высвобождения остальной части клетки. Митохондрии, однако, не производят эту энергию: вместо этого они преобразуют ее из глюкозы, вырабатываемой растениями.
За некоторыми странными исключениями, животные передали первичное производство химической энергии растениям и бактериям, но, возможно, это было ошибкой. Доктор Брэндон Берри ранее описал внедрение протонного насоса грибка в митохондрии круглых червей. Теперь, в журнале «Природное старение», Берри и соавторы сообщают, что круглые черви, похоже, получают пользу от этого процесса.
«Это исследование показало, что простое повышение метаболизма с помощью митохондрий, питаемых светом, дает червям более продолжительную и здоровую жизнь», — заявил старший автор исследования доктор Эндрю Войтович. Авторы не планируют генетически модифицировать людей, способных бегать на солнечном свете, или даже выпустить на свет расу сверхмощных круглых червей, но они верят, что эта работа может пролить свет (извините) на болезни старения, которые часто связаны с упадком митохондрий.
Работа представляет собой продвинутую форму оптогенетики – процесса модификации клеток, чтобы они реагировали на свет. Оптогенетика становится все более распространенным инструментом для определения ролей конкретных клеток, позволяя исследователям увидеть, как организмы реагируют на активацию небольшой группы клеток.
Команда обнаружила, что модифицированные клетки не только активируются в ответ на свет, но также используют падающую на них энергию, чтобы заставить положительно заряженные ионы перемещаться через внутреннюю мембрану митохондрий. Когда насос активировался в раннем взрослом возрасте, модифицированные митохондрии производили больше АТФ, что приводило к увеличению продолжительности жизни круглых червей на 30-40 процентов, подвергавшихся воздействию достаточно яркого света. Старые модифицированные черви также оставались более активными в жидкостях, но, как ни странно, не на твердых поверхностях.
«Митохондрии похожи на промышленные электростанции в том, что они сжигают источник углерода, в первую очередь глюкозу, для производства полезной энергии для клетки», — сказал Берри. В конце концов, уголь образуется из растительности, которая не была съедена. «То, что мы сделали, — это, по сути, подключили солнечную панель к существующей инфраструктуре электростанции», — продолжил Берри.
Круглые черви Берри еще не осуществили мечты бретарианцев и не перешли на 100-процентную солнечную энергию, но воздействие солнечного света, безусловно, приводит к дополнительному производству, и клетки получают пользу. Уже одно это говорит нам о том, что снижение способности производить АТФ является причиной, а не просто следствием возрастного снижения. Авторы надеются, что возможность манипулировать митохондриями таким образом приведет к дальнейшему пониманию.
«Нам нужно больше понять, как на самом деле ведут себя митохондрии у животных», — сказал Берри. «Сначала у червей… а затем в клетках человека, в культуре и у грызунов».
Любой, кто боится, что выращенные круглые черви сбегут из лаборатории и завоюют Землю, должен учитывать, что C. elegans — обитатели почвы, которые не получают достаточного количества солнечного света в дикой природе, чтобы получить большую пользу.
Вместо этого наиболее вероятным результатом станут более эффективные способы борьбы с заболеваниями, предположительно связанными с митохондриями, такими как болезнь Паркинсона и диабет. Тем не менее, согласитесь, команда суперсолдат, которую не остановить ничем, кроме ночи и облаков, было бы круто.
