Сигнальные пути мелатонина и их регуляторное действие в стареющих организмах

Мелатонин — древняя молекула, производная триптофана, возникшая у бактерий. Согласно эндосимбиотической теории, эукариотические клетки приобрели митохондрии, пластиды и другие органеллы в результате поглощения бактерий. После эндосимбиоза бактерии эволюционировали в органеллы, сохранив способность вырабатывать мелатонин. Мелатонин представляет собой небольшой эволюционно консервативный индол, обладающий множественными эффектами, опосредованными рецепторами, зависимыми от рецепторов и независимыми от них. Вероятно, первоначальной функцией мелатонина у бактерий была нейтрализация свободных радикалов, поскольку в древней атмосфере Земли присутствовало большое количество свободных радикалов. В ходе эволюции эукариот у мелатонина сформировались горметические функции, реализующиеся на уровне экспрессии генов посредством прооксидантных и антиоксидантных редокс-путей. На ранних этапах эволюции эндосимбиотические взаимодействия митохондрий с другими органеллами продолжали приносить взаимную пользу. Однако с возрастом эукариотических организмов это взаимодействие постепенно нарушается вследствие несовершенства межорганелльного взаимодействия как митохондрий с другими органеллами, так и митохондрий с внеклеточными структурами. В процессе старения уровень мелатонина обычно снижается, что проявляется различными нарушениями гомеостаза, включая ухудшение регуляции клеточных часов. Кроме того, вследствие нарушения целостности и функций митохондрий снижается иммунитет, а низкий уровень мелатонина повышает восприимчивость пожилых людей к нарушениям редокс-регуляции и возрастным заболеваниям. Цель настоящей работы — рассмотреть несколько механизмов редокс-регуляции, в которых сигнальные эффекты мелатонина играют центральную роль, обсудить геронтологические аспекты действия мелатонина и предложить исследователям новые направления для изучения.