Naukowcy odkryli, że organizmy długowieczne często wykazują wysoką ekspresję genów zaangażowanych w naprawę DNA, transport RNA i komórkową regulację szkieletu oraz niską ekspresję genów zaangażowanych w stan zapalny i zużycie energii.
Naukowcy z University of Rochester zainteresowani genetyką długowieczności proponują nowe cele w walce ze starzeniem się i zaburzeniami związanymi z wiekiem.
Ssaki starzejące się w bardzo różnym tempie powstały w wyniku doboru naturalnego. Na przykład golce mogą żyć do 41 lat, czyli 10 razy dłużej niż szczury i inne gryzonie podobnej wielkości.
Co powoduje długowieczność? Kluczowy element układanki, według ostatnich badań biologów z Uniwersytet Rochester, Znajduje się w mechanizmach kontrolujących ekspresję genów.
Vera Gorbunova, Doris Jones Cherry Professor of Biology and Medicine, Andrei Siluanov, pierwszy autor publikacji, Jane Long Lu, adiunkt w laboratorium Gorbunowej, oraz inni badacze przyjrzeli się genom związanym z długowiecznością w niedawno opublikowanym artykule metabolizm komórkowy.
Ich odkrycia wskazują, że dwa mechanizmy regulujące ekspresję genów, znane jako sieci okołodobowe i sieci pluripotencjalne, mają zasadnicze znaczenie dla długowieczności. Odkrycia są ważne dla zrozumienia, w jaki sposób powstaje długowieczność, a także dla określenia nowych celów dla zaburzeń przeciwdziałających starzeniu się i związanych z wiekiem.
Porównując wzorce ekspresji genów 26 gatunków w różnym wieku, biolodzy z University of Rochester odkryli, że właściwości różnych genów były kontrolowane przez sieci okołodobowe lub sieci pluripotencji. Źródło: ilustracja University of Rochester / Julia Joshby
Porównanie genów długowieczności
Przy maksymalnej długości życia od 2 lat (ryjówki) do 41 lat (nagie golce) naukowcy przeanalizowali wzorce ekspresji genów 26 gatunków ssaków. Odkryli tysiące genów, które były pozytywnie lub negatywnie związane z długowiecznością i były powiązane z maksymalną długością życia gatunku.
Odkryli, że gatunki długowieczne mają tendencję do niższej ekspresji genów zaangażowanych w metabolizm energetyczny i stany zapalne. i wysoka ekspresja genów zaangażowanych w[{” attribute=””>DNA repair, RNA transport, and organization of cellular skeleton (or microtubules). Previous research by Gorbunova and Seluanov has shown that features such as more efficient DNA repair and a weaker inflammatory response are characteristic of mammals with long lifespans.
The opposite was true for short-lived species, which tended to have high expression of genes involved in energy metabolism and inflammation and low expression of genes involved in DNA repair, RNA transport, and microtubule organization.
Two pillars of longevity
When the researchers analyzed the mechanisms that regulate the expression of these genes, they found two major systems at play. The negative lifespan genes—those involved in energy metabolism and inflammation—are controlled by circadian networks. That is, their expression is limited to a particular time of day, which may help limit the overall expression of the genes in long-lived species.
This means we can exercise at least some control over the negative lifespan genes.
“To live longer, we have to maintain healthy sleep schedules and avoid exposure to light at night as it may increase the expression of the negative lifespan genes,” Gorbunova says.
On the other hand, positive lifespan genes—those involved in DNA repair, RNA transport, and microtubules—are controlled by what is called the pluripotency network. The pluripotency network is involved in reprogramming somatic cells—any cells that are not reproductive cells—into embryonic cells, which can more readily rejuvenate and regenerate, by repackaging DNA that becomes disorganized as we age.
“We discovered that evolution has activated the pluripotency network to achieve a longer lifespan,” Gorbunova says.
The pluripotency network and its relationship to positive lifespan genes is, therefore “an important finding for understanding how longevity evolves,” Seluanov says. “Furthermore, it can pave the way for new antiaging interventions that activate the key positive lifespan genes. We would expect that successful antiaging interventions would include increasing the expression of the positive lifespan genes and decreasing the expression of negative lifespan genes.”
Reference: “Comparative transcriptomics reveals circadian and pluripotency networks as two pillars of longevity regulation” by J. Yuyang Lu, Matthew Simon, Yang Zhao, Julia Ablaeva, Nancy Corson, Yongwook Choi, KayLene Y.H. Yamada, Nicholas J. Schork, Wendy R. Hood, Geoffrey E. Hill, Richard A. Miller, Andrei Seluanov and Vera Gorbunova, 16 May 2022, Cell Metabolism.
DOI: 10.1016/j.cmet.2022.04.011
The study was funded by the National Institute on Aging.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.