Свободные — полезные. Активные формы кислорода продлевают жизнь.

Мы уже привыкли к тому, что нужно всячески бороться с активными формами кислорода, или, как их еще называют, свободными радикалами, разрушающими и старящими наш организм. Каково же было удивление научного мира, когда в уважаемом журнале Cell Metabolism вышла статья за авторством ученых из Великобритании, Испании, России и Финляндии, показывающая активные формы кислорода с положительной стороны. Россию в этом исследовании представляет научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН из Пущина Нина Губина. 

Активные формы кислорода образуются в клетке естественным путем в результате работы митохондрий. Как всякий продукт метаболизма, свободные радикалы нужно вовремя удалить, иначе они будут накапливаться в клетке и повреждать ее. Из клеток здорового молодого организма в обычных условиях свободные радикалы выводятся естественным образом. А у больных и старых, увы, дела с этим обстоят хуже. 

В то же время свободные радикалы могут быть и хорошими: они служат сигналами для запуска разных процессов, в том числе сохранения клетки. Они необходимы, к примеру, во время физических нагрузок. Получается, что в зависимости от обстоятельств активные формы кислорода могут как убивать клетку, так и лечить ее. 

В новой, обещающей стать прорывной работе ученые решили исследовать роль активных форм кислорода на примере плодовых мушек Drosophila melanogaster. Для этого они взяли белок NDI1, который вообще-то играет определенную роль в работе митохондрий грибов и растений. Он переносит электроны через мембрану митохондрий, участвуя в клеточном дыхании и синтезе АТФ — основного источника энергии в клетке. 

Раньше другие научные группы уже показали, что мушки-дрозофилы и черви-нематоды живут чуть дольше, если им в клетки ввести этот белок. Выяснилось, что он подавляет уровень свободных радикалов, повышенный из-за мутаций в клетках. Опираясь на этот результат, авторы нового исследования предположили, что продление жизни с помощью NDI1 тоже связано с подавлением свободных радикалов. Но оказалось, что все ровно наоборот! Свободных радикалов в клетках головного мозга мушек, которые вырабатывали этот белок, но были абсолютно нормальными во всех других отношениях, становилось больше. 

Чтобы понять причину этого парадокса, ученые создали несколько генетически модифицированных линий мушек-дрозофил. Им в геном ввели ген, заставляющий клетки вырабатывать чуждый им белок NDI1. Затем мушек искусственно помещали в такие условия, что у них развивался окислительный стресс, и они быстрее старели. 

Так вот, эксперименты показали, что NDI1, минуя основной дыхательный фермент, передает электрон напрямую следующему участнику дыхательной цепочки — убихинону. Убихинон известен как сильный антиоксидант, то есть подавитель активных форм кислорода. В данном же случае взаимная работа белка NDI1 и фермента убихинона приводила к повышению уровня активных форм кислорода, что служило сигналом к лечению митохондрий, поврежденных стрессом. Это, в свою очередь, продлило мушкам-дрозофилам жизнь.

Теперь ученым предстоит выяснить, действует ли обнаруженный ими механизм у млекопитающих. Если да, то это откроет еще один путь для борьбы со старостью и возрастными заболеваниями у человека.