Suderindami keletą pagrindinių apvaliųjų kirmėlių DNR, mokslininkai pratęsė gyvūno gyvenimo trukmę maždaug 500%.
Tai didžiulis gyvenimo šuolis: Vidutinis apvalusis kirminas gyvena apie tris ar keturias savaites. Bet be dviejų specifinių genų - DAF-2 ir RSKS-1 - būtybių gyvūnai gali išgyventi keletą mėnesių.
Mokslininkai šiuos genus susiejo su ilgaamžiškumu prieš daugelį metų, atkreipdami dėmesį į padidėjusį kirminų ir kitų būtybių gyvenimo trukmę, kai šie genai buvo išjungti. Tačiau tikslus genų vaidmuo senėjimo procese liko paslaptis.
Dabar tyrėjai sujungė taškus tarp šių dviejų genų ir mitochondrijų - mažų jėgainių, kurios dega ląstelėms funkcionuoti visame kūne. Mitochondrijos pradeda netinkamai funkcionuoti senstant organizmui, tačiau nutildžius DAF-2 ir RSKS-1, atrodo, kad ši žala atidedama ir pailgėja gyvenimo trukmė - bent apvaliųjų kirmėlių atveju, teigiama 2019 m. Žurnale „Cell Press“ paskelbtame tyrime.
Tik laikas parodys, ar anti-senėjimo priemonė gali veikti žinduolius, įskaitant žmones.
Domino efektas
Mokslininkai pirmą kartą suvokė ryšį tarp DAF-2 ir senėjimo praėjusio amžiaus dešimtojo dešimtmečio pradžioje, kai tyrimų komanda išsiaiškino, kad apvalieji kirminai gyvena dvigubai ilgiau nei normalūs, kai nešiojasi mutavusį geno variantą. Šis atradimas pradėjo naują senėjimo tyrimo erą, kurį lėmė genai ir jų šalutiniai produktai.
„Tai buvo tarsi žaidimų keitiklis lauke, nes žmonės pradėjo tikėti, kad vienas genas gali pratęsti gyvenimo trukmę“, - „Live Science“ pasakojo Novato, Kalifornijos Bucko senėjimo tyrimų instituto profesorius Pankajus Kapahi. .
Laikui bėgant, tyrimų grupės atrado daugiau ilgaamžiškumo genų, įskaitant RSKS-1, tačiau gausūs įrodymai rodo, kad šie specialūs genetinio kodo segmentai neveikia atskirai. Vietoj to, jie koordinuoja savo veiklą su kitų genų komanda ir baltymais, kuriuos jie padeda kurti, sukeldami ląstelių aktyvumo kaskadą, vadinamą „signalizacijos keliais“. Pagalvokite apie signalizacijos kelius kaip domino eiles - kai vienas domino užvirsta, jis patenka į kitą ir pradeda sudėtingą grandininę reakciją.
DAF-2 ir RSKS-1 sutampa su svarbiu signalizacijos keliu: insulino signalizacijos keliu, kuris padeda kontroliuoti cukraus kiekį kraujyje ir metabolizmą, ir TOR keliu, kuris keičia tai, kaip ląstelės kaupia baltymus, taigi, kaip jos auga ir dauginasi. Tačiau, kaip šie keliai susikerta senstančiame organizme, nebuvo žinoma, sakė Kapahi.
Norėdami sužinoti, iš kur kyla šis senėjimo poveikis, Kapahi ir jo kolegos tyrinėjo apvaliųjų kirmėlių mutantų ląsteles, kuriose abu šie genai buvo išjungti. Naudodama metodą, vadinamą „polisominiu profiliavimu“, komanda galėjo atsekti, kokius baltymus ląstelės kuria bet kuriuo momentu. Baltymų konstravimo metu ląstelės gali naudoti įvairius mechanizmus, kad padidintų tam tikro baltymo gamybą arba susigrąžintų jį. Komanda nustatė, kad mutantuose kirminuose ląstelės sukūrė daug mažiau baltymo, vadinamo „citochromu c“, kopijų nei normalūs kirminai.
Vaizdo įrašai yra mitochondrijos:
Citochromas c atsiranda vidinėje mitochondrijų membranoje ir padeda per jo struktūrą perduoti neigiamai įkrautus elektronus. Šis elektronų perkėlimas iš baltymų į baltymus leidžia mitochondrijoms gaminti kurą, tačiau kirminuose mutantuose atsiranda tarpas ten, kur turėtų būti citochromas c. Nepaisant to, kad degalai gaminami taip efektyviai, kaip įprasta, mitochondrijos stabdo energijos gamybą ir sutelkia dėmesį į pažeistų audinių taisymą.
Sumažėjus energijos atsargoms, degalus jautrusis fermentas, vadinamas AMPK, pradeda veikti aukščiau, todėl kirminas gali pereiti prie efektyvesnės energijos apykaitos formos. Ši sudėtinga įvykių grandinė galiausiai sukuria ilgai gyvenantį apvalųjį kirminą, kurio ląstelės liks sveikos ir beveik nepakenks senatvei.
"Baltymai kenkia su amžiumi, ir jūs matote, kad šie būdai yra mažesni pažeidimai", - teigė Kapahi. Be to, moksliniai tyrimai rodo, kad kai kurie audiniai, tokie kaip raumenyse ir smegenyse, gali net augti sveikesni, jei šie keliai liks sustingę, pridūrė jis.
Nuo kirminų žmonėms
Apskritai, mutantai atstato baltymų ir energijos gamybą, norėdami atstatyti savo senstančias ląsteles. Autoriai pažymėjo, kad svarbiausia yra citochromo c trūkumas gyvūnų reprodukcinėse ląstelėse. Gali būti, kad kirminai sustabdo su reprodukcija susijusius procesus, kai veikia mažai energijos.
Organizmai reaguoja panašiai, kai yra stumiami į bado režimą - be tinkamos mitybos, ląsteliniai signalai liepia kūnui „skirti laiko“ pasiruošimui palikuonių auginimui, sakė Kapahi. Šią idėją taip pat palaiko 1990 m. Atliktas senų apvaliųjų kirmėlių tyrimas; Tame tyrime mutantai kirminai gyveno dvigubai ilgiau nei normalūs kirminai, tačiau jie taip pat užaugino apie 20% mažiau palikuonių.
Atrodo, kad apvalusis kirmėlės senėjimas nėra pasyvus procesas, susijęs su nepatogiu biologinių kelių, kurie kartu reguliuoja medžiagų apykaitą, baltymų susidarymą ir potencialų dauginimąsi, derinimu. Nors žmonėms būdingas panašus kelias, mokslininkai vis dar nežino, ar senėjimas veikia vienodai abu organizmus, sakė Kapahi. Jei kas, senėjimas žmonėms gali būti sudėtingesnis.
„Išsaugojimas nėra absoliutus ir egzistuoja svarbūs skirtumai tarp kirminų ir žinduolių“, - „Live Science“ el. Laiške pasakojo Harvardo medicinos mokyklos medicinos profesorius ir Masačusetso bendrosios ligoninės diabeto skyriaus vedėjas dr. Joseph Avruch.
Nors, regis, signalų apie insulino ir TOR kelius sutrukdymas, pailgėja kirminų gyvenimo trukmė, neaišku, ar žmonės reaguos vienodai.
"Jei čia nustatytas genų tinklas ... panašiai veikia ir žinduolius, tada farmakologinės intervencijos tampa įmanomos", - teigė Avruchas. Kitaip tariant, prieš pradedant kirminus atlikti eksperimentai su senėjimu turi būti pakartoti žinduoliams, kad kas nors sužinotų, ar jie gali veikti žmones.
Senėjimo procese esantys būdai „gali būti kažkas labai specifinio kirminui“, - teigė Kapahi. "Bet mes niekada nesužinosime, jei neužduosime šių klausimų."
