Сотрудники Чикагского университета определили одну из причин, по которой у слонов злокачественные опухоли появляются существенно реже, чем у вида с сопоставимой продолжительностью жизни — человека. Это работа гена LIF6, который у большинства видов млекопитающих не функционирует. Белок, кодируемый LIF6, быстро убивает митохондрии в клетках с поврежденной ДНК, из-за чего эти клетки гибнут.
Организм любого животного изначально состоит из одной клетки. Затем в процессе роста и развития она делится, и чем крупнее взрослая особь, тем больше делений нужно осуществить. При каждом делении клетки ее ДНК удваивается, и в процессе удвоения в этой молекуле могут появиться ошибки — мутации. Некоторые из таких ошибок приводят к тому, что получившаяся клетка приобретает возможность неограниченного деления, из-за чего нередко становится родоначальницей раковой опухоли. Мутации могут со временем накапливаться и в ДНК не делящихся клеток. Таким образом, чем крупнее животное и чем дольше оно живет, тем выше вероятность, что оно заболеет раком. Но хотя слоны имеют массу на порядок больше, чем люди, а живут так же долго, среди них только 5% погибает от злокачественных опухолей, а у человека аналогичная цифра достигает 17%.
Чтобы понять, почему слоны так редко болеют раком, исследователи обратили внимание на те их гены, мутации в которых у человека связывают с появлением злокачественных опухолей. Так, 5 лет назад выяснилось, что ген p53, чей белок позволяет находить клетки с поврежденной ДНК, в геноме слонов представлен 20 копиями, а не одной, как у человека и многих других млекопитающих. Логично предположить, что поэтому поиск и нейтрализация потенциальных родоначальников опухолей у слонов эффективнее, чем у человека.
Исследователи предположили, что у слонов также должно быть больше копий других генов, помогающих сдерживать появление злокачественных опухолей. Эту гипотезу они проверили, посчитав в геноме африканских лесного и саванного слонов, азиатского слона, даманов, ламантинов, ряда грызунов, псовых и приматов количество генов семейства LIF — факторов подавления лейкемии. Большинство из них у млекопитающих давно не работает и поэтому называется псевдогенами.
Однако у всех видов слонов, а также их ближайших родственников — даманов и ламантинов — один такой ген «восстал из мертвых» и вновь стал функциональным. Это ген LIF6. Он активируется белком, кодируемым p53, и его экспрессия приводит к появлению одноименного белка LIF6. Это вещество, в свою очередь, внутри потенциально опасных клеток направляется к митохондриям и создает в их мембране крупные отверстия. Это серьезно нарушает работу митохондрий, и они погибают. А поскольку работа данных органоидов заключается в обеспечении клетки энергией, то погибает и сама клетка. В результате раковая опухоль уничтожается в зародыше.
Авторы работы определили время, когда ген LIF6 снова стал функциональным. Это произошло 25–30 миллионов лет назад, примерно тогда же, когда предки слонов стали увеличиваться в размерах. Тем не менее, нельзя сказать, что у этих животных псевдогены вернулись в рабочее состояние специально. Скорее всего, восстановление их функциональности произошло случайно, и уже после этого предшественники слонов, ламантинов и даманов «тронулись в рост».
Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.
