Alu-полиморфизм генов-регуляторов аутофагии и апоптоза как фактор продолжительности жизни человека

Полный текст

Продолжительность жизни человека определяется комплексом средовых, поведенческих и наследственных факторов. При этом динамический характер эндогенных механизмов, регулирующих скорость старения организма, обусловливает специфические особенности поздних этапов онтогенеза. Абсолютное и относительное количество изменений в организме, вызванных повреждением молекул, клеток, органов и их систем, в совокупности приводит к снижению функциональной активности и нарушению гомеостаза как всего организма, так и его частей, без возможности полного выздоровления. Соответственно, процесс старения характеризуется повышением риска развития большого числа заболеваний и ростом вероятности смерти от всех причин [1, 2]. Важно отметить, что доля возрастных патологий, среди которых ведущими являются болезни системы кровообращения, дыхания, онкологические заболевания, варьирует в разных возрастных группах [3].

Изучение роли полиморфизма генома в формировании возраст-ассоциированных заболеваний выступает одним из ключевых направлений молекулярно-генетических исследований детерминации продолжительности жизни. В частности, полиморфное состояние ДНК-сайтов, содержащих мобильные генетические элементы, ассоциировано с повышением нестабильности генома. Инсерции транспозонов могут вызывать различные мутации, хромосомные перестройки, влиять на эпигенетический ландшафт эукариотического генома, процессы регуляции транскрипции и экспрессию генов. Данные эффекты инсерционных событий в большей степени обнаруживаются на поздних этапах онтогенеза [4]. Наиболее распространенным семейством транспозонов человека являются Alu-повторы. Локализованные в генах ключевых сигнальных путей Alu-полиморфные варианты вовлечены в физиологические и патологические внутриклеточные процессы [5, 6]. Ранее нами были установлены ассоциации с долголетием Alu-полиморфных локусов в генах, кодирующих протеинкиназу STK38L, протеинлигазу HECW1, белок кальциевого канала PKHD1L1, клеточный рецептор SEMA6A, транскрипционный фактор TEAD1, ферменты плазмы ACE и PLAT, а также белки адгезии CDH4 и внеклеточного матрикса COL13A1 и LAMA2 [7–9]. Участие данных генов в развитии возраст-зависимых заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых, нейродегенеративных, онкологических, а также болезней обмена веществ, установлено в ряде исследований [10–20]. В то же время их вклад в выживаемость, в том числе при различных клинических фенотипах и, более того, в возрасте, превышающем среднестатистический показатель, ранее не был изучен. Alu-транспозоны являются одними из ключевых эндогенных факторов эволюционной адаптации и развития человека как вида [21, 22]. Тем самым данный вид полиморфизма генома можно рассматривать как важный молекулярно-генетический предиктор выживаемости в условиях старческого физиологического фона и, более того, патологического коморбидного состояния.

В настоящей работе мы проанализировали вклад Alu-полиморфных вариантов генов, кодирующих структурные компоненты клетки, межклеточных взаимодействий, а также вовлеченных в ключевые сигнальные пути клеточной активности, в выживаемость среди лиц преклонного возраста и долгожителей.

Материалы и методы

Выборка из жителей Республики Башкортостан формировалась на протяжении 2001–2015 гг. и включала 1790 человек в возрасте от 18 до 109 лет, татар по этнической принадлежности. Критериями включения лиц среднего возраста (18–59 лет) в исследование являлись отсутствие в медицинском анамнезе сахарного диабета, перенесенного инфаркта и/или инсульта, аутоиммунных и онкологических заболеваний. В отношении людей старшей возрастной когорты (60–89 лет) допускалось наличие в анамнезе атеросклероза, кардиосклероза и церебросклероза. В группу долгожителей включались все лица, достигшие 90 лет.

Образцы ДНК получали методом фенольно-хлороформной экстракции из 8 мл цельной венозной крови. Alu-полиморфные локусы в генах ACE, PLAT, COL13A1, LAMA2, CDH4, SEMA6A, PKHD1L1, STK38L, HECW1, TEAD1 были выбраны в качестве генетических предикторов выживаемости на основании сведений об их функциональной значимости и ранее обнаруженной связи с возрастными заболеваниями и долголетием [7–20]. Генотипирование проводили методом ПЦР с последующим разделением амплифицированных фрагментов в 1%-ном агарозном геле. Условия идентификации Alu-полиморфных локусов приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Alu-полиморфные локусы, вошедшие в исследование, их локализация, условия амплификации и длина амплифицируемых фрагментов

Alu-элемент	Ген, локализация*	Последовательности праймеров	Температура отжига, оС	Аллели (длина фрагмента, п.н.)
Ya5ACE	ACE 17q23.3	F 5’-ctg gag acc act ccc atc ctt tct-3’ R 5’-gat gtg gcc atc aca ttc gtc aga t-3’	68	I (490) D (190)
Ya5NBC182	HECW1 7p13	F 5’-gaa gga cta tgt agt tgc aga agc-3’ R 5’-aac cca gtg gaa aca gaa gat g-3’	64	I (563) D (287)
Yb8NBC597	SEMA6A 5q23.1	F 5’-tga ggt gtt gca gac gat gt-3’ R 5’-cgc atg ctt tag aga ata ccc-3’	63	I (429) D (108)
Yb8NBC516	CDH4 20q13.33	F 5’-ggg ctc agg gat act atg ctc-3’ R 5’-gcc tag gcc tac cac tca ga-3’	60	I (445) D (124)
Ya5ac2145	STK38L 12p11.23	F 5’-tgt tct aat gac cat gcc tac tt-3’ R 5’-tgc ctt tag gaa gct aca gat tta-3’	60	I (465) D (135)
Yb8AC702	PKHD1L1 8q23.2	F 5’-tgt ttg gaa ata agc caa aca at-3’ R 5’-ggg tag caa cct ttt tca tct tt-3’	60	I (482) D (161)
Ya5ac2013	TEAD1 11p15.2	F 5’-tgg cag att ctg act ggc ta-3’ R 5’-cac gta agg tga aaa ggg ga-3’	60	I (489) D (212)
TPA25	PLAT 8p11.21	F 5’-caa cca atg aaa acc act ga-3’ R 5’-gtt ctc ctg aca tct tta ttg-3’	60	I (518) D (217)
Ya5ac1986	COL13A1 10q22.1	F 5’-tct agt ggg atg agg ata ac-3’ R 5’-tgt gcc atg ggg taa gaa ac-3’	60	I (431) D (134)
Ya5-MLS19	LAMA2 6q22.33	F 5’-cta tga cgg agt aaa aag aag t-3’ R 5’-gaa aga gtg cca acc ctg tcc-3’	63 (7 циклов) 60 (22 цикла)	I (401) D (106)

Примечание. F – прямой праймер, R – обратный праймер; п.н. – пар нуклеотидов; * – данные базы UCSC.

 

Информация о выживаемости и смертности всех лиц старше 60 лет и 115 человек старше 45 лет, вошедших ранее в группу исследования (всего 1382 человека), собиралась в период с 2022 по 2023 г. путем опроса их родственников. На момент завершения данного этапа работы (30 декабря 2023 г.) были получены сведения о статусе выживаемости 1069 человек (процент отклика составил 77.35%), из них 944 человека умерли, 125 были живы. Исследуемая выборка была дифференцирована по возрасту на контрольную группу, группу лиц старческого возраста и долгожителей. Верхняя граница для контрольной группы соответствовала показателю средней продолжительности жизни населения Республики Башкортостан, который был установлен на основании официальных данных Федеральной службы государственной статистики (https://rosstat.gov.ru/, дата обращения 25 января 2024 г.). Характеристика сформированных групп представлена в табл. 2.

 

Таблица 2. Характеристика группы исследования

Группы	n (% всех случаев)	Возрастной диапазон, лет	M ± σ
Всего	1790 (100)	18–109*	67.85 ± 21.22
мужчины женщины	809 (45.2) 981 (54.8)
Возрастные группы
Средний возраст	631	18–65 (для мужчин) 18–74 (для женщин)	43.93 ± 15.86
Старческий возраст	724	66–89 (для мужчин) 75–89 (для женщин)	84.11 ± 10.45
Долгожители	435	90–114	94.5 ± 3.61
Статус выживаемости
Всего	1069	45–114	83.3 ± 10.8
живые	125 (11.7)	45–96	70.82 ± 11.8
умершие	944 (88.3)	45–114	85.59 ± 9.35
Причины смерти:
старость	352 (37.29)	70–114	88.96 ± 6.21
ССЗ	241 (25.53)	46–104	84.67 ± 8.74
ЦВЗ	166 (17.59)	53–105	87.09 ± 8.63
ХОБЛ в анамнезе	26 (2.75)	53–98	83.52 ± 8.19
СД2Т в анамнезе	10 (1.06)	59–97	83.45 ± 8.19
рак	41 (4.34)	45–99	78.82 ± 11.83
другие причины	42 (4.45)	49–97	78.98 ± 13.35
полиморбидность	66 (6.99)	59–100	84.22 ± 8.54

Примечание. ССЗ – сердечно-сосудистые заболевания; ЦВЗ – цереброваскулярные заболевания; ХОБЛ – хроническая обструктивная болезнь легких; СД2Т – сахарный диабет второго типа; n – объем выборки (группы); M – средний возраст, σ – стандартное отклонение; * – сведения о возрасте на момент сбора материала.

 

Данные исследования обрабатывали на платформе IBM SPSS V22.0 (Чикаго, Иллинойс, США), а также в программной среде Python [23]. Частоты всех Alu-полиморфных вариантов генов были проверены на соответствие равновесию Харди–Вайнберга в контрольной группе. Изменение с возрастом распределения частот генотипов по каждому выбранному Alu-полиморфному локусу оценивали путем попарного сравнения возрастных групп с помощью χ²-теста Пирсона. Связь между Alu-полиморфными вариантами и смертностью от всех причин устанавливали с применением регрессии пропорциональных рисков Кокса. Кроме того, был проведен стратифицированный анализ выживаемости с учетом пола и по причинам смертности от различных патологий возраста. Кривые показателя относительного риска смерти (hazard ratio – HR) построены с использованием пакетов lifelines и mathplotlib.

Результаты

В этнической группе татар, проживающих в Республике Башкортостан, охарактеризовано распределение частот аллелей и генотипов по Alu-полиморфным локусам в интронах генов ACE, COL13A1, LAMA2, TEAD1, PLAT, PKHD1L1, STK38L, CDH4, HECW1, SEMA6A как в общей выборке, так и с учетом возраста. Наблюдаемое распределение частот генотипов всех изученных полиморфных маркеров в группе лиц среднего возраста соответствовало теоретически ожидаемому равновесию Харди–Вайнберга (P_ХВ > 0.05, табл. 3). Изменение спектра частот генотипов с возрастом оценивали путем попарного сравнения возрастных групп для каждого выбранного Alu-полиморфного локуса с помощью χ²-теста Пирсона (табл. 3). Наиболее выраженные различия в частотах генотипов между возрастными группами были отмечены для полиморфного локуса HECW1*Ya5NBC182 (P < 0.001). Для полиморфных локусов LAMA2*Ya5-MLS19, TEAD1*Ya5ac2013 и SEMA6A*Yb8NBC597 статистически значимые изменения в распределении частот генотипов наблюдались для лиц, достигших долголетия (P < 0.05). Среди лиц преклонного возраста (в группах лиц старческого возраста и долгожителей) наблюдалось отклонение в распределении частот генотипов по генетическому маркеру STK38L*Ya5ac2145 (P < 0.01). Кроме того, распределение частот генотипов в группе лиц старческого возраста по полиморфному локусу COL13A1*Ya5ac1986 и среди долгожителей по полиморфному локусу PKHD1L1*Yb8AC702 отличалось от таковых в контрольной группе лиц среднего возраста (P < 0.05).

 

Таблица 3. Распределение частот генотипов по Alu-полиморфизму генов в трех возрастных группах

Ген Alu-полиморфизм	Генотип	Средний возраст			Старческий возраст			Долгожители
		n	p, %	PХВ	n	p, %	Pχ2*	n	p, %	Pχ2*	Pχ2**
ACE Ya5ACE	II	104	23.53	0.85	176	25.43	0.361	94	23.50	0.072	0.296
	ID	200	45.25		318	45.95		198	49.50
	DD	138	31.22		198	28.61		108	27.00
HECW1 Ya5NBC182	II	189	42.19	0.47	250	45.29	0.041	125	45.29	< 0.001	< 0.001
	ID	203	45.31		219	39.67		128	46.38
	DD	56	12.50		83	15.04		23	8.33
SEMA6A Yb8NBC597	II	18	3.76	0.47	33	5.84	0.120	23	7.57	0.005	0.037
	ID	156	32.57		167	29.56		105	34.54
	DD	305	63.67		365	64.60		176	57.89
CDH4 Yb8NBC516	II	145	39.94	0.19	191	39.63	0.074	100	35.09	0.483	0.216
	ID	144	39.67		216	44.81		124	43.51
	DD	74	20.39		75	15.56		61	21.40
STK38L Ya5ac2145	II	10	2.06	0.06	12	2.11	0.004	4	1.28	0.008	0.522
	ID	78	16.05		102	17.96		63	20.19
	DD	398	81.89		454	79.93		245	78.53
PKHD1L1 Yb8AC702	II	119	23.20	0.54	133	20.75	0.421	72	20.06	0.025	0.160
	ID	284	55.36		346	53.98		186	51.81
	DD	110	21.44		162	25.27		101	28.13
TEAD1 Ya5ac2013	II	137	27.45	0.05	157	27.79	0.966	97	29.39	0.024	0.024
	ID	224	44.89		250	44.25		161	48.79
	DD	138	27.66		158	27.96		72	21.82
PLAT TPA25	II	134	23.76	0.57	157	24.30	0.591	87	23.71	0.561	0.126
	ID	253	44.86		296	45.82		158	43.05
	DD	177	31.38		193	29.88		122	33.24
COL13A1 Ya5ac1986	II	309	55.28	0.47	363	54.18	0.038	229	57.11	0.937	0.081
	ID	205	36.67		263	39.25		137	34.16
	DD	45	8.05		44	6.57		35	8.73
LAMA2 Ya5-MLS19	II	128	21.84	0.13	129	19.03	0.095	60	14.81	< 0.001	< 0.001
	ID	262	44.71		310	45.72		224	55.31
	DD	196	33.45		239	35.25		121	29.88

Примечание. n – объем группы; p – частота генотипа; P_ХВ – P-значение критерия Харди–Вайнберга; Pχ² – P-значение χ²-теста Пирсона; * – результаты относительно группы лиц среднего возраста, ** – результаты относительно группы лиц старческого возраста.

 

Для оценки роли установленных Alu-полиморфных маркеров старения и долголетия в определении продолжительности жизни и достижения возраста долголетия был проведен анализ выживаемости. Согласно полученным результатам, относительный риск смерти от всех причин статистически значимо повышен у носителей инсерций в Alu-полиморфном локусе гена STK38L; у носителей инсерций в генах TEAD1 и HECW1 показано снижение относительного риска (табл. 4).

 

Таблица 4. Ассоциация между Alu-полиморфизмом генов кандидатов старения и долголетия и смертностью от всех причин

Ген Alu-полиморфизм	Генотип	Общая группа		Мужчины		Женщины
		HR (95% CIHR)	P	HR (95% CIHR)	P	HR (95% CIHR)	P
ACE Ya5ACE	ID	1.11 (0.88–1.4)	0.396	1.08 (0.72–1.63)	0.701	1.09 (0.8–1.48)	0.577
	II	0.98 (0.74–1.3)	0.911	0.99 (0.59–1.66)	0.974	0.88 (0.61–1.26)	0.475
HECW1 Ya5NBC182	ID	0.67 (0.49–0.93)	0.015	0.61 (0.33–1.1)	0.102	0.65 (0.44–0.98)	0.037
	II	0.71 (0.52–0.98)	0.038	0.63 (0.35–1.14)	0.126	0.7 (0.47–1.04)	0.076
SEMA6A Yb8NBC597	ID	0.98 (0.79–1.22)	0.854	1.06 (0.72–1.56)	0.784	0.97 (0.73–1.28)	0.825
	II	0.63 (0.39–1.02)	0.058	0.62 (0.18–2.13)	0.447	0.7 (0.41–1.19)	0.184
CDH4 Yb8NBC516	ID	1.11 (0.88–1.59)	0.276	0.78 (0.44–1.37)	0.380	1.28 (0.88–1.85)	0.198
	II	1.16 (0.86–1.57)	0.327	0.95 (0.54–1.66)	0.857	1.16 (0.8–1.69)	0.438
STK38L Ya5ac2145	ID	0.98 (0.76–1.28)	0.907	0.88 (0.57–1.36)	0.559	0.97 (0.68–1.39)	0.879
	II	2.07 (1.11–3.86)	0.022	2.38 (1.04–5.46)	0.041	1.55 (0.54–4.46)	0.415
PKHD1L1 Yb8AC702	ID	1.07 (0.82–1.4)	0.632	1.46 (0.89–2.41)	0.138	1.02 (0.72–1.44)	0.919
	II	1.11 (0.82–1.51)	0.501	1.55 (0.88–2.73)	0.132	0.91 (0.62–1.35)	0.651
TEAD1 Ya5ac2013	ID	0.91 (0.71–1.16)	0.443	0.95 (0.61–1.49)	0.835	0.83 (0.6–1.15)	0.261
	II	0.74 (0.57–0.98)	0.035	0.79 (0.47–1.31)	0.353	0.72 (0.51–1.02)	0.066
PLAT TPA25	ID	1.12 (0.89–1.42)	0.323	0.76 (0.5–1.15)	0.199	1.36 (0.99–1.85)	0.056
	II	1.16 (0.89–1.51)	0.283	0.93 (0.59–1.46)	0.764	1.29 (0.91–1.83)	0.151
COL13A1 Ya5ac1986	ID	1.17 (0.72–1.92)	0.53	1.55 (0.59–4.09)	0.379	1.01 (0.56–1.85)	0.962
	II	0.99 (0.61–1.62)	0.989	1.31 (0.49–3.52)	0.586	0.81 (0.45–1.44)	0.472
LAMA2 Ya5-MLS19	ID	0.92 (0.73–1.15)	0.473	1.25 (0.84–1.86)	0.261	0.84 (0.62–1.13)	0.243
	II	1.08 (0.81–1.44)	0.609	1.41 (0.8–2.49)	0.238	0.92 (0.63–1.35)	0.672

Примечание. HR – hazard rate (уровень риска); CI – confidence interval (доверительный интервал); P – показатель уровня значимости.

 

Детальный анализ полученных результатов показал, что носительство гомозиготного инсерционного генотипа гена STK38L в 2 раза повышает риск смерти от всех причин в общей группе исследованных лиц (Ya5ac2145*II, HR = 2.07, P = 0.02; см. рис. 1, а). Alu-инсерции в генах TEAD1 и HECW1 ассоциированы со снижением риска смерти (HR = 0.74, P = 0.035 для генотипа Ya5ac2013*II гена TEAD1; HR = 0.71, P = 0.038 и HR = 0.67, P = 0.015 для генотипов Ya5NBC182*II и Ya5NBC182*ID гена HECW1 соответственно; см. рис. 1, б-г).

 

Рис. 1. Накопленный риск смертности от всех причин в общей группе, ассоциированный с Alu-инсерцией в генах STK38L (a), TEAD1 (б) и HECW1 (в и г).

 

Анализ выживаемости с учетом пола выявил схожую тенденцию в показателях относительного риска смерти отдельно для мужчин и женщин (табл. 4). При этом у мужчин для гомозиготного Alu-инсерционного генотипа гена STK38L показана более выраженная ассоциация с риском смерти от всех причин (Ya5ac2145*II, HR = 2.38, P = 0.041; см. рис. 2). Наличие Alu-инсерций в генах TEAD1 и HECW1, хотя и снижает риск смерти, однако не достигает уровня статистической значимости (CI 0.47–1.31 и CI 0.61–1.49 для генотипов Ya5ac2013*II и Ya5ac2013*ID гена TEAD1 соответственно; CI 0.35–1.14 и CI 0.33–1.11 для генотипов Ya5NBC182*II и Ya5NBC182*ID гена HECW1 соответственно; см. табл. 4). У женщин наличие гетерозиготного генотипа гена HECW1 связано со снижением риска смерти от всех причин (Ya5NBC182*ID, HR = 0.65, P = 0.037; рис. 3).

 

Рис. 2. Накопленный риск смертности от всех причин в группе мужчин, ассоциированный с Alu-инсерцией в гене STK38L.

 

Рис. 3. Накопленный риск смертности от всех причин в группе женщин, ассоциированный с Alu-инсерцией в гене HECW1.

 

Анализ выживаемости в группах индивидов, дифференцированных по причинам смерти, показал ассоциацию Alu-инсерций в генах SEMA6A, TEAD1 и LAMA2 со снижением риска смерти при различных патологических фенотипах. Наличие Alu-инсерции в гетерозиготном варианте в гене SEMA6A ассоциировано со снижением риска смерти от цереброваскулярных заболеваний (Yb8NBC597*ID, HR = 0.54, P = 0.016; рис. 4, а). Риск смертности от сердечно-сосудистых патологий снижен у носителей гомозиготного по Alu-инсерции в гене TEAD1 генотипа (Ya5ac2013*II, HR = 0.57, P = 0.016; рис. 4, б). Также снижение риска смертности ассоциировано с Alu-инсерцией в гене LAMA2 среди индивидов с полиморбидностью (Ya5-MLS19*ID, HR = 0.36, P = 0.03; см. рис. 4, в).

 

Рис. 4. Накопленный риск смертности в группах, дифференцированных по причинам смерти: от цереброваскулярных заболеваний, ассоциированный с Alu-инсерцией в гене SEMA6A (а); от сердечно-сосудистых заболеваний, ассоциированный с Alu-инсерцией в гене TEAD1 (б); при полиморбидности, ассоциированный с Alu-инсерцией в гене LAMA2 (в).

 

Обсуждение

В рамках исследования старения и долголетия человека был проведен анализ выживаемости среди лиц, достигших возраста, превышающего среднепопуляционный показатель, по Alu-полиморфным вариантам генов ключевых структурных и функциональных белков в качестве предикторов. Согласно полученным результатам, Alu-инсерционный генотип Ya5ac2145 гена STK38L ассоциирован с риском смертности, в то время как для Alu-инсерционных генотипов Ya5NBC182 гена HECW1 и Ya5ac2013 гена TEAD1 продемонстрирован протективный в отношении выживаемости эффект. Кроме того, с выживаемостью при различных клинических фенотипах оказались ассоциированы Alu-инсерционные локусы Yb8NBC597 гена SEMA6A и Ya5-MLS19 гена LAMA2. Ассоциированные с выживаемостью в условиях старческого фенотипа гены вовлечены в регуляторные пути контроля апоптоза и аутофагии.

HECW1 является C2 и WW домен-содержащим белком семейства убиквитинлигаз E3 и относится к семейству транскрипционных факторов (ТФ) NEDD4, регулирующих цитоплазматическую трансляцию, рибонуклеопротеиновый комплекс и биогенез рибосом, а также пути KEGG, включая Akt, p53, аутофагию и апоптоз [24]. Как и другие члены семейства NEDD4, HECW1 связывается с LC3 – ключевым белком системы аутофагии, принимая тем самым участие в регуляции данного клеточного процесса. В раковых клетках продемонстрирован ингибирующий аутофагию эффект нокдауна NEDD4 [25]. Более того, HECW1 усиливает проапоптотическую активность р53 независимо от его каталитической активности [26]. В целом контролируемая убиквитинлигазой Е3 деградация белка играет фундаментальную роль в самообновлении, поддержании и дифференцировке раковых стволовых клеток [27]. Таким образом, активность HECW1 является принципиальным моментом для развития патологического фенотипа, формирующегося с возрастом. Белок HECW1 в изобилии присутствует в нейрональных тканях и благодаря участию в белковом гомеостазе является ключевым элементом в нормальном и патологическом развитии нервной системы [28]. Интересно, что существует обратная корреляция между онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями, ключевой причиной которой может выступать локализация белка р53 в клетке, по-разному воздействующая на процессы апоптоза и аутофагии [29]. В данной работе установлена ассоциация выживаемости и долголетия с Alu-инсерцией Ya5NBC182 в гене HECW1. Можно предположить, что Alu-транспозоны, влияя на активность генов, являются молекулярной основой для адаптационной пластичности тканей нервной системы. Однако тканеспецифичный характер вовлеченности HECW1 в сложную сеть регулирования апоптоза и аутофагии, особенно на поздних этапах жизни человека, требует дальнейшего всестороннего изучения.

ТФ TEAD1 и протеинкиназа STK38L являются членами консервативного пути Hippo, регулирующего размер органов и гомеостаз тканей [30]. Недавние исследования продемонстрировали роль сигнального каскада Hippo в стимулировании апоптоза и аутофагии [10]. Делеция генов, связанных с аутофагией и взаимодействующих с каскадами киназы Hippo, ассоциирована с нарастающей склонностью к спонтанному развитию различных заболеваний [31]. Белок TEAD1 (ТФ домена TEA) является одним из основных нижестоящих ядерных эффекторов передачи сигналов Hippo. Он способен связываться с консенсусной последовательностью ДНК 5’-CATTCC-3’, называемой MCAT-элементом [32]. Благодаря взаимодействию с различными ко-факторами, такими как YAP (yes-associated protein) и TAZ (ко-активатор транскрипции с мотивом связывания PDZ), TEAD связывается с MCAT-содержащими генами, которые регулируют рост клеток. Показано, что экспрессия белков TEAD усиливается при различных типах рака и коррелирует с плохой выживаемостью пациентов с онкологией [11]. Кроме того, TEAD регулирует экспрессию множества генов, участвующих в развитии сердечно-сосудистой системы, и, будучи основным молекулярным компонентом YAP/TAZ-сигнального пути, вовлечен в патофизиологические процессы, которые способствуют сердечно-сосудистым заболеваниям [33]. Можно предположить, что обусловленная Alu-вставкой Ya5ac2013 сниженная активность гена TEAD1, вовлеченного в контроль пролиферации и апоптоза, в условиях старческого фенотипа способствует выживаемости и защите от патологий сердца и сосудов.

Дополнительные ферменты пути Hippo включают семейство протеинкиназ NDR, в частности NDR1/STK38 и NDR2/STK38L [34, 35]. Данные киназы регулируют широкий спектр возраст-чувствительных клеточных процессов, таких как контроль клеточного цикла, межклеточная коммуникация, апоптоз, аутофагия, гомеостаз питательных веществ и др. [36]. Экспериментально было продемонстрировано участие киназы STK38 в системном метаболизме: на фоне диеты с повышенным содержанием жиров ее экспрессия значительно повышалась, что в свою очередь привело к развитию воспаления и инсулинорезистентности [37]. Установлено, что STK38/STK38L действует как основной фактор ответа на стрессовые воздействия и играет важную роль в аутофагии [10]. Экспрессия гена STK38L снижается под воздействием стрессовых факторов, при этом степень снижения коррелирует с хронологическим возрастом [36]. Выявленная нами ассоциация с риском смерти от всех причин в исследуемой группе Alu-инсерции Ya5ac2145 в гене STK38L, связанная со снижением активности гена, согласуется с представленными литературными данными.

В настоящей работе установлена ассоциация с выживаемостью на фоне полиморбидного статуса генотипа, гетерозиготного по Alu-инсерции в гене LAMA2, кодирующем основной компонент базальной мембраны ламинин. При изучении роли экспрессии гена ламинина в формировании различных старческих процессов были продемонстрированы противоречивые результаты, что можно объяснить тканеспецифичностью данного белка [12]. Интересно, что в мышцах с дефицитом α2-цепи ламинина повышается экспрессия генов аутофагии [13]. С позиции адаптации и выживаемости в преклонном возрасте результаты данной работы можно рассматривать как взаимодействие различных компенсаторных механизмов.

Вовлеченность Alu-инсерционного полиморфизма гена SEMA6A в выживаемость при цереброваскулярных событиях напрямую подтверждает роль семафорина-6 в структурно-функциональной организации нервной системы [14]. Кроме того, многие исследования показали, что семафорины влияют на пролиферацию клеток, миграцию и апоптоз, воздействуя на компоненты сосудистой стенки и принимая тем самым участие во многих патологических процессах кровеносной системы [15].

Таким образом, Alu-полиморфные варианты, для которых установлены ассоциации с выживаемостью и смертностью, локализованы в генах, задействованных в процессах апоптоза и аутофагии. Недавние достижения в понимании временных и пространственных последствий нарушения регуляции аутофагии для тканевого гомеостаза выявили сложную и многофакторную взаимосвязь между аутофагией и старением. Будучи высококонсервативным путем разрушения дефектных клеточных компонентов, аутофагия выступает важным эндогенным механизмом, обеспечивающим снятие клеточных стрессовых состояний, при этом хроническая активация аутофагии может привести к гибели клеток [38]. В целом полученные нами данные согласуются с концепцией о возраст-зависимом снижении количества белков, связанных с аутофагией и обеспечивающих транспорт к лизосомам, что свидетельствует о нарушениях аутофагии как одном из важных факторов старения организма [34]. Alu-ретротранспозоны способны влиять на функционирование генов множеством различных путей, в основном приводя к снижению уровня экспрессии генов. Это позволяет предположить, что данный тип генетического полиморфизма может быть ассоциирован с рядом патологических возраст-зависимых фенотипов и, соответственно, продолжительностью и качеством жизни человека.

Работа поддержана грантом РНФ № 24-25-00179.

Исследование одобрено Этическим комитетом ИБГ УФИЦ РАН (6.06.2024 г., протокол № 8).

Все процедуры, выполненные в исследовании с участием людей, соответствуют этическим стандартам институционального и/или национального комитета по исследовательской этике и Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующим изменениям или сопоставимым нормам этики.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие. Все обследованные – совершеннолетние.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Об авторах

В. В. Эрдман

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Башкирский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа; Уфа

Д. Д. Каримов

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека

Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа; Уфа

И. А. Туктарова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа

А. А. Петинцева

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа

Я. Р. Тимашева

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Башкирский государственный медицинский университет

Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа; Уфа

Т. Р. Насибуллин

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: danivera@mail.ru
Россия, Уфа

Список литературы

Дополнительные файлы