Окислительный стресс, как правило, связывают с процессами старения, канцерогенным воздействием и другими заболеваниями. Однако ученые установили, что воздействие свободных радикалов в малых дозах помогает вырабатывать защитные механизмы на случай более массированного воздействия свободных радикалов. Исследователи из университета Калифорния, Сан Диего, обнаружили ген, ответственный за этот эффект.

«Можно пить гранатовый сок, чтобы защитить свой организм от так -называемых свободных радикалов или придерживаться низкокалорийной диеты, чтобы прожить дольше», говорит ведущий исследователь Трей Айдекер, «но на основании результатов нашего исследования можно предполагать, что процессы старения можно замедлить, если регулярно подвергать свой организм воздействию свободных радикалов в малых дозах».

Свободные радикалы, являющиеся побочным продуктом метаболизма кислорода, играют важную роль в передаче сигналов между клетками. Однако, под действием внешних стрессовых факторов (таких как, ультрафиолетовое излучение, тепловое или химическое воздействие) уровень свободных радикалов может существенно возрастать. Это может оказывать повреждающее действие на структуры ДНК, РНК и белков; накопленный эффект от повреждающего воздействия называется окислительным стрессом. Когда митохондрии производят энергию, из них происходит «утечка» небольшого количества свободных радикалов, которые потом преобразуются в пероксид водорода. Пероксид водорода играет большую роль в окислительном стрессе. И хотя клетки обладают механизмами, которые позволяют превращать пероксид водорода в кислород и воду, не весь пероксид водорода разлагается в ходе этой реакции.

Трей Айдекер и Райан Келли для изучения механизмов адаптации к окислительному стрессу в качестве биологической модели использовали дрожжевые грибы. Адаптация (или гормезис) работает таким образом, что токсическое вещество в малых дозах оказывает стимулирующее воздействие, а в больших – подавляющее. Айдекер и Келли вводили пероксид водорода по двум разным схемам: по одной схеме это происходило в два этапа, сначала в небольшой, «адаптационной» дозе, а потом в высокой – стрессовой, а по другой схеме – сразу в «стрессовой» дозе. Они увидели, что культуры дрожжевых грибов, прошедшие «курс адаптации», демонстрировали меньшее снижение жизнеспособности, чем те, которые получили сразу стрессовую дозу пероксида водорода (в них погибало порядка 50% клеток).

Для того, чтобы определить гены, которые могли бы отвечать за механизмы адаптации Келли и Айдекер провели серию экспериментов на клетках дрожжевых грибов: в их геноме по одному исключались гены, и в таком состоянии клетки должны были адаптироваться к окислительному стрессу. Всего таким образом удалось «перебрать» около 5000 генов. Так, систематически исключая гены, исследователям удалось идентифицировать новый фактор транскрипции, Mga2, и было доказано, что этот фактор необходим для адаптации.

«Для нас это было несколько неожиданным результатом, так как фактор Mga2 оказался регулятором совершенно другого механизма адаптации, чем тот, что отвечает на острый окислительный стресс», говорит Айдекер. «Этот второй механизм адаптации активен только при более низких дозах свободных радикалов. Следующее, что мы планируем сделать – установить, каким именно образом Mga2 задействован в выработке альтернативного пути, исследовать стоящие над этим механизмы, воспринимающие воздействие низких доз свободных радикалов и запускающих подконтрольные им защитные механизмы». Дальнейшая работа по изучению этих процессов может иметь очень большое значение для моделирования процессов старения и ряда заболеваний.