Вирусы продлевают жизнь?27.07.2018 22:48

Бактерия ловит ДНК соседа

Вирусы известны своей деструктивной ролью в биологии. Тем не менее бактериальные ДНК-вирусы возможно способны продлить жизнь.
Далее будет описана витаминная теория старения, в которой неспецефичные для нас и нашей микробиоты вирусы являются абсолютно необходимым источником ATCG (A — аденин; T — тимин ; C — цитозин; G — гуанин) нуклеотидов для починки ДНК.

А также разобраны и даны дневные дозировки всех прочих минеральных (железо, магний, молибден, кальций, натрий …), аминокислотных (глутами́новая кислота, лизин …) и «обычных» витаминов (аскорбиновая кислота, ретинол, никотиновая кислота …)

Гетеротрофные организмы (например животные)должны получать органические вещества в готовом виде и энергию извлекают из процессов их распада (дыхание, брожение).Автотрофные организмы, такие как растения, способны построить все необходимые органические вещества из простых неорганических предшественников (углекислого газа, воды, и минеральных солей) и получают энергию обычно в виде света (фотосинтез). При этом дополнительный источник энергетически дорогостоящих для синтезирования молекул полезен для млекопитающих.

Возможно именно поставкой нуклеотидов объясняются полезные эффекты меда (пыльцы растений) и йогурта (живыми бактериями) (они хороши одновременно и как источник микроэлементов, селена например).

Описание системы репарации ДНК

ДНК кодирует информацию обо всех компонентах и функциях клетки. В каждой клетке имеется лишь две копии каждой хромосомы и если последовательность однажды утрачена, ее замена невозможна. Незаменимость ДНК выделяет ее среди других макромолекул клетки и делает ее ключевой мишенью возраст-зависимого износа.

Теория, связывающая старение, повреждение ДНК и соматические мутации, имеет широкий спектр подтверждений:
1. Мутации генов ферментов репарации ДНК Ercc2 (Xpd), Xrcc5 (Ku86) и Wrn приводят к синдромам преждевременного старения, так называемым частичным прогериям.
2. Ионизирующие излучения в больших дозах и химические мутагены, например, 5-бромдезоксиуридин, ускоряют процесс старения экспериментальных животных.
3. Частота различных цитогенетических, мутационных и молекулярно-генетических нарушений увеличивается с возрастом.
4. Уровень репарации различных видов повреждений ДНК снижается с возрастом.

Соматические мутации тоже не безвредны — из-за них в многоклеточном организме происходит рассинхронизация.

Ядерная ДНК подвержена различным видам повреждения, таким как гидролиз, окисление и алкилирование.Нуклеотиды могут делетироваться, возможен сдвиг рамки считывания, замена оснований, перекрестные сшивки с другими основаниями и белками, могут возникать разрывы цепей ДНК и хромосомные аберрации, обмены сестринских хроматид.
ДНК типичной клетки каждый день спонтанно претерпевает около 10000 депуринизаций (потеря адениновых или гуаниновых оснований), 500 депиримидинизаций (потеря цитозиновых или тиминовых оснований) и 160 дезаминирований цитидина (превращение 5-метилцитозина в тимин). В результате действия эндогенных мутагенов в эукариотическом геноме каждой клетки организма присутствуют в стационарном состоянии 10^4–10^5 поврежденных нуклеотидов.

Сrispr [Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats] раскусывает ДНК

Гены починки ДНК экспрессируются гораздо чаще в геноме человека и голого землекопа, в сравнении с мышью. В том числе 5 из 11 ДНК гликозилаз, которые находят и удаляют поврежденные нуклеотиды.
Символ Полное название гена
MBD4 methyl-CpG binding domain protein 4
MSH3 mutS homolog 3 (E. coli)
MUTYH mutY homolog (E. coli)
NEIL1 nei endonuclease VIII-like 1 (E. coli)
NEIL2 nei like 2 (E. coli)
NHEJ1 nonhomologous end-joining factor 1
POLK polymerase (DNA directed) kappa
POLL polymerase (DNA directed), lambda
TDG thymine-DNA glycosylase
TP53 tumor protein p53
UBE2N ubiquitin-conjugating enzyme E2N (UBC13 homolog, yeast)
XRCC6 X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 6; 70 kDa subunit, Ku70

Активные формы кислорода приводят к образованию модифицированных (окисленных) азотистых оснований.
При удалении поврежденных оснований ДНК-гликозилазами возникают АП-сайты, в отсутствии дальнейшей репарации ведущие к заменам оснований АП-сайт→T или одно- и двухцепочечным разрывам ДНК.
Хотя ДНК- и РНК-полимеразы распознают поврежденные и модифицированные основания, это распознавание неабсолютное и они могут встраивать повреждённые нуклеотиды в нуклеиновую кислоту

Участок, лишенный основания далее процессируется AP эндонуклеазой (APE1), оставляющей однотяжевую брешь. Брешь заполняется ДНК полимеразой β и сшивается ДНК лигазой.
Показано снижение активности NER [Эксцизионная репарация нуклеотидов (nucleotide excision repair, NER)] с возрастом в фибробластах. По-видимому, это отчасти связано со снижением синтеза нуклеотидов, поскольку обработка нуклеотидами корректирует активность.

Почему нехватает собственных синтезированных клеткой нуклеотидов?

Нуклеотиды принадлежат к наиболее сложным метаболитам. Их биосинтез требует много времени и высоких затрат энергии. Поэтому понятно, что нуклеотиды не полностью разрушаются, а по большей части снова участвуют в синтезе. Прежде всего это относится к пуриновым основаниям аденину и гуанину, В организме высших животных около 90% пуриновых оснований снова превращаются в нуклеозидмонофосфаты, связываясь с фосфорибозилдифосфатом (PRPP) Участие пиримидиновых оснований (тимин и цитозин) в ресинтезе весьма незначительно.

Синтез пуриновых нуклеотидов осуществляется из инозинмонофосфата [ИМФ (IMP)]. Его основание гипоксантин превращается в две стадии соответственно в аденин или гуанин. Образующиеся нуклеозидмонофосфаты АМФ (AMP) и ГМФ (GMP) переходят в дифосфаты АДФ (ADP) и ГДФ (GDP) под действием нуклеозидфосфаткиназ и, наконец, фосфорилируются нуклеозиддифосфаткиназами до трифосфатов АТФ (АТР) и ГТФ (GTP).

Синтез 5'-фосфорибозиламина

Синтез инозинмонофосфата

Гуанозинмонофосфат (ГМФ) образуется в двух реакциях — сначала он окисляется ИМФ-дегидрогеназой до ксантозилмонофосфата, источником кислорода является вода, акцептором водорода — НАД. После этого работает ГМФ-синтетаза, она использует универсальный клеточный донор NH2-групп — глутамин, источником энергии для реакции служит АТФ.
Аденозинмонофосфат (АМФ) также образуется в двух реакциях, но в качестве донора NH2-группы выступает аспарагиновая кислота. В первой, аденилосукцинат-синтетазной, реакции на присоединение аспартата используется энергия распада ГТФ, во второй реакции аденилосукцинат-лиаза производит удаление части аспарагиновой кислоты в виде фумарата.

Пути биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов сложнее, чем пути синтеза пуриновых нуклеотидов. Прежде всего исходный УМФ (UMP) фосфорилируется до ди-, а затем трифосфата УТФ (UTP). УТФ превращается цитидинтрифосфат-синтазой (CTP-синтаза) в ЦТФ (СTP). Так как восстановление пиримидиновых нуклеотидов до дезоксирибонуклеотидов происходит на стадии дифосфатов, ЦТФ должен быть гидролизован фосфатазой до ЦДФ (CDP), после чего могут образоваться дЦДФ (dCDP) и дЦТФ (dCTP).

Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО2, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, т.е. пиримидиновые нуклеотиды образуются последовательно, друг за другом.

Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты
В реакции с фосфорибозилдифосфатом (ФРДФ) к оротовой кислоте присоединяется рибозо-5-фосфат и образуется оротидилмонофосфат, при декарбоксилировании превращающийся в уридинмонофосфат (УМФ).
Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов.

Синтез уридинтрифосфата
Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ.

Синтез цитидинтрифосфата
Образование цитидинтрифосфата (ЦТФ) происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH2-группы.

Стоит отметить что несмотря на то что глутаминовая кислота относится к группе заменимых аминокислот, ее добавка продлевала жизнь мышам на 25% в опыте скрининга 1000 лекарственных форм на 15000 мышах в течении 4 лет. То есть даже при синтезе внутри организма дополнительный источник витамина полезен для здоровья.

Можно предположить, что нуклеотиды синтезируются растущим организмом в изобилии до 27 лет. И после прекращения роста концентрация нуклеотидов в ядре клетки уменьшается.

Вирусы

Количество бактериофагов оценивается в 10^31 вирусов на нашей планете
Вирусы бывают однонитчатые и двухнитчатые, РНК и ДНК. По внешнему виду: веретеновидная, стержневидная, нитевидная, икосаэдрическая и сферическая. Структура бывает линейная, кольцевая, фрагментированная, нефрагментированная с повторяющимися и инвертированными последовательностями.Размеры — от 15 до 2000 нм
Нас интересуют бактериофаги: геном вирусов сильно различаются от 10 тысяч нуклеотидов до 2.5 миллионов нуклеотидов по длине. Самый большой бактериофаг — Klebsiella Phage vB_KleM-RaK2 346 тысяч нуклеотидов.
Вирусы могут заражать бактерии, археи, насекомых, водорослей, простейшие одноклеточные организмы, позвоночных, растения, грибы, ракообразных, динофи́товые во́доросли, стрененопилы (разножгутиковые организмы), рыб и другие крупные вирусы (вирусы-спутники).

РНК вирусы

Аренавирусы фрагментированная, однонитчатая 50–300нм Вирусы Ласса, Мачупо
Буньявирусы фрагментированная, однонитчатая, кольцевая 90–100нм Вирусы геморрагических лихорадок и энцефалитов
Калицивирусы однонитчатая 20–30нм Вирус гепатита Е, калицивирусы человека
Коронавирусы однонитчатая РНК 80–130нм Коронавирусы человека
Ортомиксо- вирусы однонитчатая, фрагментированная РНК 80–120нм Вирусы гриппа
Парамиксо- вирусы однонитчатая, линейная 150–300нм Вирусы парагриппа, кори, эпидемического паротита, РС-вирус
Пикорнавирусы однонитчатая 20–30нм Вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО, гепатита А, риновирусы
Реовирусы двунитчатая 60–80нм Реовирусы
Ретровирусы однонитчатая 80–100нм Вирусы рака, лейкоза, саркомы, ВИЧ
Тогавирусы однонитчатая 30–90нм Вирусы лошадиных энцефалитов, краснухи и др.
Флавивирусы однонитчатая 30–90нм Вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки, Денге, японского энцефалита, гепатитов С, G
Рабдовирусы однонитчатая 30–90нм Вирус бешенства, вирус везикулярного стоматита
Филовирусы однонитчатая 200–4000нм Вирусы лихорадки Эбола, Марбург

Но для целей продления жизни нам нужны исключительно ДНК-вирусы!

ДНК вирусы

Иридовирусы двунитчатая 125–300 нм Iridovirus, Chloriridovirus, Lymphocystivirus и Ranavirus рыб и ящериц
Аденовирусы линейная, двунитчатая 70–90нм Аденовирусы млекопитающихся и птиц
Гепаднавирусы двунитчатая, кольцевая с однонитчатым участком 45–50нм Вирус гепатита В
Герпесвирусы линейная, двунитчатая Вирусы простого герпеса, цитомегалии, ветряной оспы, инфекционного мононуклеоза
Паповавирусы двунитчатая, кольцевая 45–55нм Вирусы папилломы, полиомы
Поксвирусы двунитчатая с замкнутыми концами 130–250нм Вирус осповакцины, вирус натуральной оспы
Парвовирусы линейная, однонитчатая 18–26нм Аденоассоциированный вирус

Бактериофаги

С 1959 года ~6300 прокариот (клетка без ядра) вирусов были описаны морфологически, включая ~6200 бактериальных ~100 архей вирусов. Большинство из этих вирусов — с хвостом — происходят из раннего прекэмбрийского pЄ периода. Один из самых плотных источников бактериофагов — это морская вода, где на поверхности микробных матов до 9×10^8 вирионов на миллилитр.Надо заметить, что пить эти вирусы абсолютно безопасно, так как они использовались больше 90 лет как альтернатива антибиотикам в Советском Союзе и Франции.

Литический цикл занимает примерно 30 минут (при 37 °C)

Проникновение в клетку (начинается немедленно, когда хвост цепляется за мембрану клетки)
Арест экспрессии генов хозяина (начинается немедленно)
Синтез ферментов (начинается через 5 минут)
Репликация ДНК (начинается после 10 минут)
Формирование новых 100–150 вирусных частиц на клетку (начинается после 12 минут)

Возможно стоит обратить внимание на вирусы заражающие археи, как более безопасные чем бактериофаги кишечной палочки или стафилококков [которые в не патогенной форме естественны для кишечника и слизистых оболочек]. Впрочем опыт на мышах можно ставить уже сейчас.

Витамины

Сюда я включаю непосредственно витамины (13 штук), а также микроэлементы и необходимые аминокислоты, не синтезирующие в организме. В скобках указана дневная суточная потребность.

Микроэлементы

натрий (1500 мг)
калий (4700 мг)
хлор (2300 мг)
кальций (1200 мг)
железо (18 мг)
фосфор (700 мг)
иод (0.15 мг);
магний (420 мг);
цинк (11 мг);
селен (0.05 мг);
медь (0.9 мг);
марганец (2.3 мг);
хром (0.035 мг);
молибден (0.045 мг);

Витамины

витамин A (1 мг);
витамин B6 (2 мг);
витамин B12 (0.003 мг)
витамин C (90 мг);
витамин D (0.015 мг);
витамин E (15 мг);
витамин K (0.11 мг);
тиамин B1 (1,2 мг);
рибофлавин B2 (1,1 мг);
Ниацин B3 никотиновая кислота (14 мг);
пантотеновая кислота B5 (5 мг);
фолиевая кислота B9 (0.4 мг);
биотин B7 (0.05 мг);

Два ДНК метаболита были реклассифицированы как не витамины
Витамин B4 — нуклеотид Аденин (Adenine)
Витамин B8 — Аденозинмонофосфат (AМФ) (Adenylic acid)

Аминокислоты

Указана дневная доза незаменимой аминокислоты (той, которая не синтезируется в организме) на 1 кг веса
Гистидин 10 мг
Изолейцин 20 мг
Лейцин 39 мг
Лизин 30 мг
Метионин+Цистеин 15 мг
Фенилаланин+Тирозин 25 мг
Треонин 15 мг
Триптофан 4 мг
Валин 26 мг

Для того чтобы восполнять витаминный запас организма рекомендую каждый день пить напитки с дневной дозой всех необходимых веществ.

В уже упоминавшемся опыте скрининга фармакологических препаратов на долгоживущих мышах были получены революционные результаты: жизнь продляется сочетанием 3 компонентов

Инулина (есть в топинамбуре, продлил жизнь мышам на 18%)
одного из этих веществ (больше 10% увеличению продления максимальной длительности жизни)
[Lemon or lime extract, DTPA, EDTA, St. John’s wort extract, Hyperforin, Ginkgo bilogoba extract, Ginkgolide A or B, vitamin C, Ascorbic acid 6-palmitate, Pantothenic acid (vitamin B-5), Niacinamide, Allicin (garlic), Lactobionate, Melatonin, Metformin, L-Dopa, extract Mucuna beans (Mucuna Dopa), L-Histidine, Quercetin, Curcumin, L- Glutamic acid, succinic acid, N-Acetil Cysteine, Green tea extract, Epigallocatechin-3-gallaye, Glutathione, Aspirin, Salicylate, Glycine, Resveratrol, Genistein, Garnosine, Rapamycin, Lipoic acid, or Taurine]
L- Glutamic acid — заменимая аминокислота, но тем не менее она продлила жизнь мышам!
и Магния (+ 25%)[магний необходимое вещество для репликации днк]

estrogen 17 -estradiol, сократил среднию продолжительность жизни мыши на 21%

Когда именно на Земле появились первые вирусы, наука точно сказать не может. Сегодня существует несколько гипотез происхождения вирусов. Один из самых авторитетных ученых-вирусологов, академик РАМН В.М. Жданов, особо выделяет три из них. Согласно первой, вирусы могут быть потомками бактерий или других одноклеточных организмов, претерпевших дегенеративную эволюцию. То есть бактерии или одноклеточные по каким-то причинам вместо обычного развития в сторону усложнения, потеряли часть структур и «упростились» до вирусов. Согласно второй гипотезе, вирусы появились еще до образования первых живых клеток и являются потомками древних доклеточных форм жизни. Возможно, поначалу они обладали автономностью, но затем перешли к паразитическому способу жизни, используя для своего размножения другие формы. Согласно третьей гипотезе, вирусы произошли от клеточных генетических структур — ретротранспозонов, — способных передвигаться в геномах.

Цена Секстафага — 591 ₽
Схема опыта, который может подтвердить или опровергнуть гипотезу витаминной теории старения [избыточное снабжение организма витаминами и отдельными нуклеотидами ATCG (например в виде вирусов) тоже в избытке — это все, что требуется для существенного продления жизни (и способы вроде эпигенетического отката, комбинаций геропротекторов, починке повреждений проигрывают по максимальному продлению лет жизни) ]:
15–20 годовалым мышам в течении минимум 2-х лет давать воду с густо разведенными бактериальными вирусами, либо к тому же и с бактериями (как поставщики минеральных элементов в изобилии). Если мыши не состарятся по истечении 3-х лет гипотезу можно считать подтвержденной.
Также хорошо можно предсказать ход эксперимента по панели биомаркеров старения Open Longevity (C-реактивный белок [<1 мг/л], альбумин в крови [43-46 г/л], глюкоза в крови [4.1-5.3 ммоль/л], холестерин [< 5.18 ммоль/л], гликированный гемоглобин [ не выше 5.7%], АЛТ [20-41 ед/л], инсулин [240 пмоль/л)], Витамин B12 [не ниже 600 пг/мл], гомоцистеин [не выше 7 мкмоль/л],… )