Объяснение сущности старения

Старение белка

Любители статистики насчитывают более 300 теорий, пытающихся объяснить сущность старения. На сегодняшний день нет еще окончательной всеобъемлющей теории. Врачи-геронтологи регистрируют возрастные изменения на уровне целого организма или органа, биохимики и биофизики — на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Глубже проникнуть в механизмы процесса старения, использовать накопленные знания для предупреждения и борьбы с преждевременной старостью — вот конечная цель, объединяющая усилия ученых различных направлений.

Круговорот белков

Со времени появления на Земле самых простых форм жизни она продолжается без остановок. Жизнь — непрерывный процесс: начало и конец имеет только отдельный организм, отдельная клетка, отдельная макромолекула. В живом организме непрерывно происходят процессы обновления: одни клетки отмирают, новые рождаются, одни молекулы разрушаются, новые синтезируются. По мнению многих ученых, на самом начальном, молекулярном уровне старение связано с процессами самообновления, и прежде всего с процессами самообновления белков.

Долгое время господствовало представление о том, что основную массу клетки составляют стабильные, не меняющиеся на протяжении всей жизни белки, и только незначительная часть белков быстро расходуется и возобновляется. Сравнительно недавно появившиеся изотопные методы, которые позволяют пометить не только сам белок, но и отдельную аминокислоту, входящую в него, дали возможность с большой точностью измерить длительность жизни различных клеточных белков.

В клетке белки находятся в динамическом состоянии, совершают непрерывный кругоборот, их жизнь по аналогии с ядерной физикой характеризуют временем полу- распада — это время, за которое происходит разрушение половины количества белка данного типа.

Скорость обновления различных белковых молекул не одинакова. Существуют белки-долгожители, к ним прежде всего относится коллаген. У крыс период полураспада коллагена равен 300 дням, то есть полное обновление этого белка требует времени большего, чем жизнь самого животного. Для альбумина, белка из сыворотки крови, период полураспада равен 21,5 дня, а белки-гормоны живут почти как бабочки, половина всего количества гормона роста у человека обновляется через полчаса. Гемоглобин, который содержится в эритроцитах и «заведует» дыханием, вообще не обновляется в процессе своего существования, он живет столько же, сколько сама клетка, и умирает вместе с эритроцитом. Несмотря на то, что сегодня существуют тонкие методы анализа белков, до сих пор наука не может с уверенностью сказать, каков механизм их самообновления. Здесь возможны два пути.

Первый: прежде чем построить новый «дом» — белок, нужно предварительно старый «дом» разрушить, разобрать на отдельные составляющие его кирпичики — аминокислоты. Второй путь предполагает, что происходит только частичное обновление: при построении нового белка используются целые фрагменты, «блоки» старого белка. Не исключено, что клеточные белки обновляются и тем и другим способом.

Что же заставляет белки разрушаться и потом снова восстанавливаться? Очевидно, самообновление белков тесным образом связано с их функциями, и скорость обновления (от него-то и зависит длительность жизни белка) тоже определяется той ролью, которую играет данный белок в биохимических процессах организма. Например, сывороточный альбумин часто действует как транспортный белок.

Молекула альбумина «цепляет» необходимое организму вещество — метаболит (иногда это лекарство, иногда ион металла) и «тащит» этот груз в нужное место, покидая кровяное русло. Дойдя до нужных клеток, сывороточный альбумин разрушается и высвобождает доставленную молекулу. Ясно, что период полураспада белка, выполняющего такую миссию, не может быть большим.

Совсем другая жизнь у коллагена — это основное вещество хрящевой и костной ткани, его относят к разряду опорных белков, которые мало вовлечены в биохимическую кухню организма. Отсюда и низкий уровень самообновления коллагена.

Быстрое разрушение и восстановление белков-гормонов связано с их ролью катализаторов и регуляторов биохимических процессов. Распад белков вызывает резкое снижение их концентрации, и это путь, которым организм регулирует активность деятельности гормонов.

Конечно, это не единственный, а только один из возможных путей, обеспечивающих большую надежность всей системы.

Далее: Старение и самообновление.