Zawężenie teorii starzenia

Nowe badanie zwiększa i wzmacnia powiązania, które doprowadziły naukowców do zaproponowania „transpozonowej teorii starzenia”.

„Do tej pory pojawiły się skojarzenia i sugestie, które dla nas wszystkich mają sens, ale różnica w nauce polega na tym, że potrzebujesz danych, aby poprzeć swoją opinię”.

Transpozony to nieuczciwe elementy DNA, które uwalniają się w starzejących się komórkach i zapisują się w innym miejscu genomu, potencjalnie tworząc chaos skracający życie w genetycznym składzie tkanek.

Wcześniejsze badania wykazały, że wraz z wiekiem komórek ciasno nawinięte heterochromatyny, które zazwyczaj więzi transpozony, stają się luźniejsze, co pozwala im wyślizgiwać się ze swoich pozycji w chromosomach i przenosić się na nowe, zaburzając normalne funkcjonowanie komórek. Tymczasem naukowcy wykazali, że potencjalnie powiązane interwencje, takie jak ograniczanie kalorii lub manipulowanie niektórymi genami, mogą wyraźnie wydłużyć życie zwierząt laboratoryjnych.

„W tym raporcie dużym krokiem naprzód jest możliwość prawdziwego związku przyczynowego”, mówi Stephen Helfand, profesor biologii na Brown University i starszy autor nowego badania w Proceedings of the National Academy of Sciences. „Do tej pory pojawiły się skojarzenia i sugestie, które dla nas wszystkich mają sens, ale różnica w nauce polega na tym, że potrzebujesz danych, aby poprzeć swoją opinię”.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Łączenie kropek

Nowe wyniki, prowadzone przez wydziałowego badacza, Jasona Wooda, pochodzą z kilku eksperymentów, które są dokładne i bezpośrednie w łączeniu kropek między osłabiającą się heterochromatyną, zwiększoną ekspresją transpozonów, starzeniem się i długością życia.

W jednym zestawie eksperymentów zespół wizualnie uchwycił ruchome elementy podczas skakania w muszkach owocówek w miarę starzenia się. Wprowadzili specjalne fragmenty genetyczne do komórek ciała tłuszczowego, odpowiednika ludzkiej wątroby i komórek tłuszczowych u much, które świeciły na jasnozielono, gdy w genomie poruszały się określone elementy podlegające transpozycji. Pod mikroskopem naukowcy mogli zobaczyć wyraźny wzór tego, jak świecące „pułapki” rozświetlały się coraz bardziej wraz ze starzeniem się much.

Wzrost aktywności transpozonów nie był stały w miarę starzenia się much. „Muchy osiągają pewien wiek, a potem gwałtownie odlatują” – mówi Wood. Dane pokazują, że ramy czasowe, w których aktywność transpozycyjnych pierwiastków rzeczywiście zaczyna wzrastać, jest ściśle skorelowana z czasem, w którym muchy zaczynają umierać.

Kilka eksperymentów w artykule pokazuje również, że kluczowa interwencja, o której już wiadomo, że wydłuża życie, czyli niskokaloryczna dieta, dramatycznie opóźnia początek zwiększonej aktywności transpozonów.

Aby dokładniej zbadać związek między ekspresją transpozonów a długością życia, zespół przetestował efekty manipulacji genami, o których wiadomo, że poprawiają represję heterochromatyny, które występują nie tylko u much, ale także u ssaków. Na przykład zwiększenie ekspresji genu Su(var)3-9, który pomaga w tworzeniu heterochromatyny, wydłużyło maksymalny czas życia muchy z 60 do 80 dni. Zwiększenie ekspresji genu zwanego Dicer-2, który wykorzystuje szlak małego RNA do tłumienia transpozonów, również znacząco wydłużyło długość życia.

Wreszcie wykazali, że lek przeciw HIV o nazwie 3TC, który hamuje aktywację transpozonów i ich przemieszczanie się do nowych pozycji w genomie, może przywrócić pewną długość życia muchom, które mają mutację, która wyłącza Dicer-2.

Następne kroki

Przy wszystkich nowych wynikach Helfand mówi, że wciąż nie nadszedł czas, aby wprost zadeklarować, że transpozony są przyczyną skutków zdrowotnych starzenia się. „Tworzą mocną historię” – mówi. „Zaczynamy nakładać ciało na szkielet”.

Ale planowane są nowe eksperymenty. Na przykład zespół będzie celowo zachęcał do wyrażania elementów, które można przenosić, aby sprawdzić, czy nie zagraża to zdrowiu i długości życia. Innym podejściem mogłoby być wykorzystanie potężnej techniki edycji genów CRISPR do specyficznego wyłączenia zdolności elementów transpozycyjnych do mobilizacji w obrębie genomu. Gdyby ta interwencja wpłynęła na długość życia, to również byłoby wiele mówiące, mówi Helfand.

Zespół kontynuuje również opracowywanie interwencji lekowych w nadziei na zwiększenie ich skuteczności i lepsze poznanie bezpieczeństwa.

Brown kieruje również nowym grantem z New York University i University of Rochester w celu dalszego rozwoju badań nad transpozonami w procesie starzenia.

Chociaż transpozony wydają się być istotnym czynnikiem starzenia, twierdzą Helfand i Wood, prawdopodobnie są tylko częścią szerszego zestawu procesów, które z czasem osłabiają zdrowie. „Istnieje wiele potencjalnych mechanizmów, które wpływają na proces starzenia” – mówi Wood. „Dzieje się wiele rzeczy, ale uważamy, że to jedna z nich”.

Badania sfinansowały National Institutes of Health oraz American Federation for Aging Research.

Źródło: Brown University

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon