Контролируемая гипоксия: учёные рассчитали связь между кислородом и мутациями в ДНК митохондрий

Генетики из Медицинского университета РНЦХ им. академика Б.В. Петровского, Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта совместно с российскими и зарубежными коллегами выявили связь между воздействием активных форм кислорода и мутациями в митохондриальной ДНК. Полученные данные призваны помочь в профилактике и лечении нейродегенеративных и онкологических заболеваний. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

Напомним, что, помимо основной ДНК, каждая клетка содержит митохондриальный геном. Митохондрии — органеллы, которые снабжают клетки энергией. ДНК митохондрий отвечает за синтез белков, которые участвуют в «производстве» клеточного топлива.

Согласно научным исследованиям, именно нарушения в работе митохондрий могут быть причиной развития широкого спектра нейромышечных и нейродегенеративных заболеваний, среди которых синдромы Альцгеймера и Паркинсона.

• Gettyimages.ru
• © Andrew Bret Wallis

Авторы нового исследования изучили 118 тыс. мутаций в митохондриальной ДНК у 1697 видов хордовых животных. Для расчётов и анализа статистики учёные применили суперкомпьютер «Минерва» БФУ.

Было установлено, что ошибки фермента, копирующего молекулу митохондриальной ДНК, приводят примерно к половине случаев мутаций. Остальные сбои связаны с окислительным стрессом, то есть с воздействием на ДНК активных форм кислорода.

Также по теме

«Найти клиническое применение»: российский учёный — о влиянии низких доз радиации на нейроны головного мозга

Российские учёные выяснили, что радиация в малых дозах способствует развитию нейронов головного мозга, а также ускоряет выработку...

«Этот вывод имеет важное медицинское значение: снижение окислительного стресса, например, с помощью индуцированной гипоксии (пониженного содержания кислорода в клетках), может обладать терапевтическим эффектом», — пояснил RT старший научный сотрудник Центра геномных исследований БФУ им. И. Канта Константин Попадьин.

По мнению учёных, контролируемая гипоксия может стать перспективным направлением в лечении заболеваний, вызванных мутациями в митохондриальной ДНК.

Ещё один вывод, к которому пришли авторы исследования, связан с лечением и диагностикой рака. Работа показала, что митохондриальные мутации содержат информацию не только о происхождении клеток, но и об их функциональном состоянии: уровне гипоксии, скорости деления и метаболической активности.

Это может найти применение в онкологии, например при выявлении раковых клеток, которые оказались устойчивы к терапии и могут стать причиной развития повторной опухоли или метастазов. Анализ митохондриальных ДНК позволит определить возраст опухоли. Это поможет точнее определять скорость развития новообразования, что важно для выбора оптимальной стратегии лечения.

• Gettyimages.ru
• © KATERYNA KON / SCIENCE PHOTO LIBRARY

«Мы считаем, что результаты нашего исследования помогут усовершенствовать диагностические и терапевтические подходы к ряду значимых заболеваний, в том числе возраст-ассоциированных. И главное — это очередной шаг к более точному прогнозированию возрастных изменений на клеточном уровне и построению стратегий воздействия на них», — подчеркнул в комментарии RT заведующий кафедрой биологии и генетики Медицинского университета РНЦХ им. академика Б.В. Петровского Илья Мазунин.