Добавка АТФ в питательную среду продлила жизнь дрожжей на 41%, а дрожжей с геном переносчика АТФ из паразита — на 60%
Добавка АТФ в питательную среду продлила жизнь дрожжей на 41%, а дрожжей с геном переносчика АТФ из паразита — на 60%
Группа Алааттина Кая из Виргинского университета выложила вторую версию препринта в eLife 14 октября. Жизнь дрожжевой клетки измеряют числом отпочкованных ею дочерних клеток (делений); 41% и 60% — прирост медианы этого числа.
С возрастом митохондрии часто вырабатывают меньше АТФ. Причина ли это старения или его следствие, проверить трудно: клетка без синтеза АТФ гибнет. Авторы работы обошли эту трудность: решили подавать АТФ снаружи и взяли у паразита Encephalitozoon cuniculi ген белка-переносчика АТФ. У паразита нет цикла Кребса, звена клеточного дыхания, а АТФ он забирает у клетки-хозяина такими белками. Один из них, NTT1, поместили в мембрану дрожжей, и клетки стали брать АТФ из среды.
Без добавки клетки с NTT1 жили короче обычных, и анализ показал в них меньше АТФ. Полчаса в среде с АТФ повысили его в таких клетках в десять раз, у обычных дрожжей рост не обнаружили. При 10 микромолях АТФ на литр медиана числа делений выросла на 41% у обычных дрожжей и на 60% у дрожжей с NTT1, каждая группа — относительно такой же группы без добавки.
Обычные дрожжи, по измерениям авторов, АТФ не поглощают, но и их жизнь стала дольше. Добавленный АТФ изменил работу 500 их генов, и авторы предполагают, что дрожжи улавливают его своим датчиком. У дрожжей с NTT1 приток АТФ подавлял работу генов поглощения и расщепления глюкозы, дыхания и самоочистки клетки от повреждений. Объяснение авторов: клетка расщепляет питательные вещества ради АТФ, при этом образуются повреждающие её побочные продукты; с АТФ снаружи расщеплять можно меньше, повреждений меньше, и самоочистка нужна реже.
Чтобы проверить роль митохондрий, часть дрожжей лишили митохондриальной ДНК: такие клетки не дышат. Опыты шли при 10 миллимолях АТФ на литр, в тысячу раз выше основной дозы. Обычным дрожжам эта доза продлевала жизнь, а клеткам с NTT1 помогала намного слабее: авторы называют это токсичностью. Без дыхания токсичность исчезла, как и укорочение жизни у клеток с NTT1 без добавки, а у обычных дрожжей продление осталось. Авторы выделяют два механизма: внешний АТФ продлевает жизнь независимо от митохондрий, а действие импортированного АТФ зависит от них: избыток АТФ внутри клетки вреден только при работающем дыхании.
Клетки разделили по двум путям старения. Без добавки около 60% клеток обычных дрожжей идут первым путём: теряет стабильность участок ДНК с генами рибосомной РНК, митохондрии работают, делений в среднем 18. У остальных 40% отказывают митохондрии, АТФ падает, делений в среднем 12. Добавка АТФ уменьшила долю клеток второго пути в обеих группах.
По оценке редакторов eLife, продление жизни надёжно, а его причина остаётся открытой: внутриклеточный АТФ или стрессовый ответ на внешний АТФ. Рецензент №2 считает, что продление не зависит ни от переносчика, ни от уровня АТФ в клетке:
«Вы дали клеткам то, что похоже на осмотический стресс, и не имело даже значения, есть ли у них митохондрии для ответа».
Рецензент №2 ссылается на работу Кэберлейна 2002 года: высокая концентрация растворённых в среде веществ (осмотический стресс) продлила жизнь дрожжей через включение стрессового белка Hog1. В работе группы Кая АТФ, напротив, снижал уровень активной формы Hog1.
Рецензент №1 допускает, что NTT1 выпускает АТФ и наружу: это объяснило бы низкий АТФ в клетках с NTT1 без добавки. Проверить это он предлагает с помощью АТФ с меткой, по которой видно путь молекул.