A kerekférgek DNS-ében néhány kulcsgén hozzáigazításával a tudósok körülbelül 500% -kal meghosszabbították az állat élettartamát.
Ez egy hatalmas ugrás az életben: Egy átlagos kerek féreg kb. Három-négy hétig él. Ha két specifikus gén - DAF-2 és RSKS-1 - nem terhelve, a lények több hónapig fennmaradhatnak.
A tudósok évekkel ezelőtt összekapcsolták ezeket a géneket a hosszú élettartammal, megfigyelve, hogy megnőtt a férgek és más lények élettartama, amikor ezeket a géneket kikapcsolják. A gének pontos szerepe az öregedési folyamatban azonban rejtély maradt.
A kutatók összekapcsolták a pontokat e két gén és a mitokondriumok között - az apró erőművek, amelyek az egész testben működnek a cellák működésében. A mitokondriumok a szervezet öregedésével kezdnek hibásan működni, de a DAF-2 és az RSKS-1 elnémítása úgy tűnik, hogy késlelteti ezt a károsodást, és meghosszabbítja az élettartamot - legalábbis a körgyűrűknél - mondja egy 2019-ben a Cell Press folyóiratban közzétett tanulmány.
Csak az idő fogja megmondani, hogy az öregedésgátló gyógyszer hatásos lehet-e emlősökben, beleértve az embereket is.
Dominó hatás
A tudósok először fedezték fel a DAF-2 és az öregedés kapcsolatát az 1990-es évek elején, amikor egy kutatócsoport felfedezte, hogy a kerekférgek kétszer olyan hosszú ideig élnek, mint a normál állapotban, amikor a gén mutált változatát hordozzák. A felfedezés egy új korszakot indított az öregedés tanulmányozása során, amelyet a gének és melléktermékeik vezettek.
"Olyan volt, mint egy játékváltó a területen ... mert az emberek azt hitték, hogy egyetlen gén meghosszabbíthatja az élettartamot" - mondta Pankaj Kapahi, a kaliforniai Novato-i Novato-i öregedés-kutatási intézet professzora, a társtudós társa. .
Az idő múlásával a kutatócsoportok több hosszú élettartamú gént fedeztek fel, köztük az RSKS-1-et is, de a rendelkezésre álló bizonyítékok arra utaltak, hogy a genetikai kód különleges szegmensei nem működnek elszigetelten. Ehelyett más gének és a fehérjék egy csoportjával koordinálják őket, amelyeket segítenek az építésben, és indítják el a sejtes aktivitás kaszkádjait, melyeket "jelátviteli útvonalaknak" hívnak. Gondolj a jelző utakra domino sorokként - amikor az egyik domino megbukik, egy másikba esik, és bonyolult láncreakciót indít el.
A DAF-2 és az RSKS-1 egyaránt fontos jelátviteli útvonalon helyezkedik el: az inzulin jelátviteli útvonal, amely segíti a vércukorszint és az anyagcserének szabályozását, és a TOR útvonal, amely megváltoztatja a sejtek fehérjeépítését, ezáltal növekedésüket és szaporodását. Kapahi azonban nem ismerte, hogy ezek az utak miként keresztezik egymást egy öregedő szervezetben.
Hogy kiderüljön, honnan származik ez az öregedésgátló hatás, Kapahi és kollégái megvizsgálták a mutáns kerekesférgek sejtjeit, amelyekben mindkét gént lekapcsolták. A „poliszomális profilozásnak” nevezett technikával a csoport nyomon követheti, hogy mely sejtek épülnek fel a sejtek adott pillanatban. A fehérjekonstrukció során a sejtek különféle mechanizmusokat alkalmazhatnak egy adott fehérje termelésének felgyorsítására vagy visszahívására. A csoport megállapította, hogy a mutáns férgekben a sejtek sokkal kevesebb fehérje másolatot építettek fel, mint a "citokróm c", mint a normál férgek.
Itt található a kép a mitokondriumokról:
A citokróm c megjelenik a mitokondriumok belső membránjában, és segíti a negatív töltésű elektronok átjutását a szerkezetén. Az elektronoknak ez a fehérjéből a fehérjébe történő átvitele lehetővé teszi a mitokondriumok számára az üzemanyag előállítását - de a mutáns férgekben rés jelenik meg, ahol a citokróm c-nek kell lennie. Mivel a mitokondriumok nem képesek olyan hatékonyan előállítani az üzemanyagot, mint általában, az visszatartja az energiatermelést, és a sérült szövetek helyreállítására összpontosít.
Az energiatárolók csökkenésekor az AMPK nevű üzemanyag-érzékelő enzim nagy sebességgel indul, segítve a féregváltást az energia metabolizmusának hatékonyabb formájában. Ez a bonyolult eseménylánc végül hosszú életű keresztet féreget hoz létre, amelynek sejtjei egészségesek maradnak, és nagyrészt károsultak egészen idős korig.
"A fehérjék az életkorral megsérülnek, és ezeknek az utaknak a gátlásakor kevesebb károkat látnak" - mondta Kapahi. Ezenkívül a kutatások azt sugallják, hogy bizonyos szövetek, például az izmokban és az agyban lévők, még egészségesebbé válhatnak, mindaddig, amíg ezek az utak megmaradnak - tette hozzá.
A férgektől az emberekig
Összességében a mutáns férgek visszaszorították mind a fehérje, mind az energiatermelést az öregedő sejteik helyreállítása érdekében. Pontosabban, a citokróm c hiánya az állatok reproduktív sejtjeiben kulcsfontosságúnak tűnt ebben a folyamatban - jegyezte meg a szerzők. Lehet, hogy a férgek alacsony energiájú üzemmódban tartják a reprodukcióval kapcsolatos folyamatokat, mondták.
Az organizmusok hasonló módon reagálnak, amikor éhező üzemmódba kerülnek - megfelelő táplálkozás nélkül a sejtes jelzések azt mondják a testnek, hogy "időt veszítsen" az utódok előkészítéséhez - mondta Kapahi. Ezt az elgondolást támasztja alá a régi kerekes férgek 1990-es évekbeli tanulmánya is; Ebben a tanulmányban a mutáns férgek kétszer olyan hosszú ideig éltek, mint a normál férgek, ám körülbelül 20% -kal kevesebb utódot hoztak létre.
Úgy tűnik, hogy a keresztezett féreg öregítése nem passzív folyamat, hanem zavaros biológiai útvonalakat is magában foglal, amelyek együttesen szabályozzák az anyagcserét, a fehérjeépítést és a potenciális szaporodást. Noha hasonló utak léteznek az emberekben, a tudósok még mindig nem tudják, vajon az öregedés ugyanúgy működik-e mindkét szervezetben - mondta Kapahi. Ha bármi is, az öregedés az emberben bonyolultabbnak bizonyulhat.
"A megóvás nem abszolút, és a férgek és az emlősök között ezekben az útvonalakban jelentős különbségek vannak" - mondta a Live Science e-mailben Dr. Joseph Avruch, a Harvard Medical School orvostudományi professzora és a Massachusetts Általános Kórház cukorbetegség-osztályának vezetője.
Bár úgy tűnik, hogy az inzulin és a TOR útvonal jelátvitelének megzavarása meghosszabbítja a férgek élettartamát, nem világos, hogy az embereknek ugyanaz a válasz lenne-e.
"Ha az itt azonosított génhálózat hasonlóan működik az emlősökben, akkor a farmakológiai beavatkozások megvalósíthatók" - mondta Avruch. Más szavakkal: a férgekben először elvégzett öregedésgátló kísérleteket meg kell ismételni az emlősökben, mielőtt bárki megtudja, vajon lehetséges-e emberekben működni.
Az öregedési folyamatban részt vevő utak "valami nagyon specifikus lehetnek a féreg számára" - mondta Kapahi. "De soha nem fogjuk tudni, ha nem kérdezzük ezeket a kérdéseket."
