Потомки древних бактерий вбрасывают ДНК в наши мозги и могут вызвать раннюю смерть

Агрессивные митохондрии

Мы знаем, что когда-то, на заре эволюции, митохондрии были самостоятельными микроорганизмами, но в итоге стали органеллами почти всех клеток, у которых есть ядро, и плавают себе в цитоплазме. Новая научная работа, которую опубликовали в PLOS Biology, показала, что митохондрии порой ведут себя как вирусы и могут навредить нашему мозгу.

Митохондрии иногда вбрасывают свою ДНК в ядро клетки, где она встраивается в хромосомы. Ученые думали, что это редкое явление, но оказалось, что это происходит намного чаще. А еще это наносит урон: среди 1200 участников исследования те, у кого в клетках мозга было больше вставок митохондриальной ДНК, в среднем умирали раньше. Найти такое поведение раньше не получалось, потому что в десятках исследований изучали кровь, а там митохондрии так себя не ведут.

Чужая ДНК

Митохондрии живут внутри каждой клетки нашего тела. От остальных органелл они отличаются тем, что у них есть своя ДНК — маленькая круглая нить, содержащая примерно три десятка генов. Она сохранилась еще с тех времен, когда наши самые далекие предки были одноклеточными организмами примерно полтора миллиарда лет назад.

Ученые обнаружили, что эта ДНК может использовать разрезы в нашем геноме, «запрыгнуть» туда. Иногда, примерно раз в 4 тысячи рождений, они могут так там и остаться, став частью нашего генома и передаваясь по наследству.

Эти вставки называют ядерно-митохондриальными сегментами, или NUMT (произносится как «ньюмайтс»), они копятся у нас уже миллионы лет, и процесс не остановился. Это приводит к тому, что у каждого из нас в мозгах полно рудиментарных сегментов древней ДНК, у кого-то больше, у кого-то меньше.

К счастью, большинство их них — доброкачественные. Однако иногда куски митохондриальной ДНК могут навредить здоровью. Особенно это угрожает нейронам, ведь мозг обычно не производит новые, чтобы заменить поврежденные.

Чтобы изучить масштаб и влияние приобретенных NUMT, ученые взяли из банка тканей образцы пожилых людей. Анализ показал, что митохондриальная ДНК, вероятно, по несколько раз за жизнь встраивается в различные области мозга, чаще всего — в префронтальную кору. Те, у кого, их было больше, в среднем прожили меньше.

Стресс — фактор риска

Чтобы понять, что вызывает появление NUMT, и почему они распределяются неравномерно, ученые использовали клетки человеческой кожи, которые можно хранить в лаборатории по несколько месяцев. Выяснилось, что при нарушении функций из-за стресса NUMT копятся в клетках в 4—5 раз быстрее.

Таким образом, теперь мы знаем, что митохондрии способны не только включать и выключать гены, но даже изменять саму последовательность ДНК. Ученые рекомендуют добавить накопление NUMT в список механизмов нестабильности генома, влияющих на старение, упадок функциональности и срок жизни.