Это противоречит правилам генетики: у лошадей обнаружили необычную способность

Лошади, ослы и зебры способны преодолевать огромные расстояния, демонстрируя феноменальную способность к потреблению кислорода и эффективному использованию энергии. Даже лучшие спортсмены-люди не могут сравниться с ними в этом отношении. Однако до недавнего времени оставалось загадкой, какие именно генетические механизмы обеспечивают такую сверхспособность. Исследование ученых из Университета Джонса Хопкинса, опубликованное в журнале Science, раскрывает тайну этого феномена.

Защитник клеток и регулятор метаболизма

Все дело в гене KEAP1, который играет важнейшую роль в обмене веществ и защите клеток от окислительного стресса. Последний возникает, когда в организме образуется избыток свободных радикалов, что может повреждать клетки и ткани. KEAP1 помогает активировать защитные механизмы, которые минимизируют вред от подобных процессов. Однако у лошадей этот ген обладает уникальной особенностью, которая делает их физиологию действительно выдающейся.

В ДНК всех живых организмов присутствуют так называемые стоп-кодоны — это своего рода «сигналы остановки», которые дают клетке команду завершить синтез белка. Обычно, если стоп-кодон появляется слишком рано в процессе синтеза, белок не успевает сформироваться полностью и становится нефункциональным. Но у лошадей в гене KEAP1 обнаружен редкий механизм, который позволяет обходить это правило.

Перекодирование стоп-кодона

В гене KEAP1 у лошадей стоп-кодон, который у других организмов завершил бы синтез белка, интерпретируется клеткой не как сигнал остановки, а как аминокислота цистеин. Этот процесс, называемый генетическим перекодированием, позволяет клеткам лошадей синтезировать полноценный белок KEAP1, несмотря на наличие стоп-кодона. Такой механизм обеспечивает более эффективную работу генов, отвечающих за метаболизм кислорода и защиту клеток.

Ученые выяснили, что это перекодирование стало возможным благодаря изменениям в других клеточных механизмах. В частности, специфические белки, участвующие в трансляции (процессе создания белков), адаптировались таким образом, чтобы «игнорировать» стоп-кодон и продолжать синтез. Эти изменения появились в ходе эволюции и позволили лошадям превратить потенциально вредную мутацию в значительное преимущество.

Эволюционный путь к выносливости

Механизм перекодирования стоп-кодона — это редкое явление, которое практически не встречается у других млекопитающих. Ученые считают, что он сформировался у лошадей, ослов и зебр в процессе эволюции под давлением естественного отбора. Высокая выносливость и способность эффективно использовать кислород дали этим животным преимущество в выживании, особенно в условиях, требующих длительных переходов в поисках пастбищ или быстрого бега на большие расстояния.

Интересно, что подобные генетические адаптации могли бы быть полезны и для человека, особенно в области спорта или медицины. Понимание механизмов, лежащих в основе перекодирования генов, может открыть новые горизонты для разработки методов улучшения метаболизма и защиты клеток от повреждений.