Säätämällä muutamia avaingeenejä pyöreän mato-DNA: han, tutkijat ovat pidentäneet eläimen elinaikaa noin 500%.
Se on valtava hypyt elämässä: Keskimääräinen pyöreä mato elää noin kolme tai neljä viikkoa. Mutta ollessaan kuormittamattomia kahta spesifistä geeniä - DAF-2 ja RSKS-1 - olennot voivat elää useita kuukausia.
Tutkijat olivat yhdistäneet nämä geenit pitkäikäisyyteen vuosia sitten, ja panivat merkille matojen ja muiden olentojen elinajan pidentymisen, kun nämä geenit kytketään pois päältä. Geenien tarkka rooli ikääntymisprosessissa pysyi kuitenkin mysteerinä.
Nyt tutkijat ovat yhdistäneet pisteet näiden kahden geenin ja mitokondrioiden välillä, pienissä voimalaitoksissa, jotka polttavat solun toimintaa kehossa. Mitokondriat alkavat toimia virheellisesti organismin vanhetessa, mutta DAF-2: n ja RSKS-1: n hiljentäminen näyttää viivästyttävän tätä vahinkoa ja pidentävän elinikää - ainakin pyöreissä maissa, Cell Press -lehdessä vuonna 2019 julkaistun tutkimuksen mukaan.
Vain aika näyttää, voiko ikääntymistä estävä lääke toimia nisäkkäillä, mukaan lukien ihmiset.
Ketjureaktio
Tutkijat ymmärsivät ensimmäisen kerran DAF-2: n ja ikääntymisen välisen yhteyden 1990-luvun alkupuolella, kun tutkimusryhmä havaitsi, että pyöreät elävät kaksi kertaa niin kauan kuin normaalit, kun heillä on mutatoitu versio geenistä. Löytöhyppy aloitti uuden aikakauden ikääntymisen tutkimisessa, geenien ja niiden sivutuotteiden ohjaamana.
"Se oli kuin pelinvaihtaja kentällä ... koska ihmiset alkoivat uskoa, että yksi geeni voi pidentää elinaikaa", kirjoittaja Pankaj Kapahi, Buckin ikääntymistutkimuslaitoksen professori, Novatossa, Kaliforniassa, kertoi Live Science: lle. .
Ajan myötä tutkimusryhmät paljastivat lisää pitkäikäisyysgeenejä, mukaan lukien RSKS-1, mutta lisääntynyt näyttö osoitti, että nämä geneettisen koodin erityiset segmentit eivät toimi eristettynä. Sen sijaan ne koordinoivat ryhmää muita geenejä ja proteiineja, joita he auttavat rakentamaan, laukaistaen kassakadet solun aktiivisuudesta, joka tunnetaan nimellä "signalointipolut". Ajattele signalointireittejä dominojen riveinä - kun yksi domino kaatuu, se putoaa toiseen ja käynnistää monimutkaisen ketjureaktion.
DAF-2 ja RSKS-1 sijaitsevat kukin tärkeällä signalointireitillä: insuliinin signalointireitillä, joka auttaa kontrolloimaan verensokerin tasoa ja aineenvaihduntaa, ja TOR-reitillä, joka muuttaa kuinka solut rakentavat proteiineja ja siten kuinka ne kasvavat ja lisääntyvät. Mutta kuinka nämä reitit leikkaavat ikääntyvässä organismissa, ei ollut tiedossa, Kapahi sanoi.
Paljastaakseen, mistä tämä ikääntymistä estävä vaikutus tulee, Kapahi ja hänen kollegansa vakoilivat mutanttisten pyöreämatojen soluja, joissa molemmat nuo geenit oli kytketty pois päältä. Käyttämällä tekniikkaa nimeltä "polysomaalinen profilointi", ryhmä pystyi seuraamaan, mitä proteiineja solut rakentavat milloin tahansa. Proteiinien rakentamisen aikana solut voivat käyttää erilaisia mekanismeja lisätäkseen tietyn proteiinin tuotantoa tai soittaakseen sen takaisin. Ryhmä havaitsi, että mutanteissa matoissa solut rakensivat paljon vähemmän kopioita proteiinisesta nimeltä "sytokromi c" kuin normaalit madot.
Tässä mitokondriat tulevat kuvaan:
Sytokromi c esiintyy mitokondrioiden sisäkalvossa ja auttaa kulkemaan negatiivisesti varautuneita elektroneja rakenteensa läpi. Tämä elektronien siirtyminen proteiinista proteiiniin sallii mitokondrioiden tuottaa polttoainetta - mutanttimatoissa kuitenkin esiin aukko, missä sytokromi c: n pitäisi olla. Mitokondriat eivät pysty tuottamaan polttoainetta yhtä tehokkaasti kuin normaalisti, joten ne tuottavat energiantuotantoa ja keskittyvät sen sijaan vaurioituneiden kudosten korjaamiseen.
Kun energiavarastot putoavat, polttoainetta tunnistava entsyymi, nimeltään AMPK, aloittaa korkealla vaihdeella, mikä auttaa matoa vaihtamaan energiatehokkuuden tehokkaampaan muotoon. Tämä monimutkainen tapahtumaketju tuottaa lopulta pitkäikäisen pyöreän madon, jonka solut pysyvät terveinä ja ovat suurelta osin vaurioittumattomia hyvin vanhuuteen.
"Proteiinit vaurioituvat iän myötä, ja näet vähemmän vahinkoja näiden reittien estäessä", Kapahi sanoi. Lisäksi tutkimus ehdottaa, että tietyt kudokset, kuten lihaksissa ja aivoissa olevat kudokset, voivat jopa kasvaa terveellisemmiksi, kunhan nämä reitit pysyvät tukahdutettuina, hän lisäsi.
Matoista ihmisille
Kaiken kaikkiaan mutantti-madot valitsivat sekä proteiinin että energian tuotannon ikääntyvien solujensa korjaamiseksi. Erityisesti sytokromi c: n puute eläinten lisääntymissoluissa näytti olevan avain tähän prosessiin, kirjoittajat huomauttivat. Matoja saattaa olla, että lisääntymiseen liittyvät prosessit ovat odotustilassa alhaisen energian tilassa, he sanoivat.
Organisaatiot reagoivat samalla tavoin, kun ne työnnetään nälkään - ilman riittävää ravintoa, solusignaalit käskevät kehoa ottamaan "aikakatkaisun" valmistautumiseen jälkeläisten tuottamiseen, Kapahi sanoi. Tätä ajatusta tukee myös vanhojen pyöreämatojen 1990-luvun tutkimus; Tässä tutkimuksessa mutantti-madot elivät kaksi kertaa niin kauan kuin normaalit madot, mutta ne tuottivat myös noin 20% vähemmän jälkeläisiä.
Ikääntyminen pyöreän maassa ei kaukana passiivisesta prosessista, mikä näyttää sisältävän sotkuista ryppyä biologisista reiteistä, jotka toimivat yhdessä säännelläkseen aineenvaihduntaa, proteiinien rakentamista ja mahdollisesti lisääntymistä. Vaikka ihmisillä on samanlaisia reittejä, tutkijat eivät vieläkään tiedä, toimiiko ikääntyminen molemmissa organismeissa samalla tavalla, Kapahi sanoi. Ihmisten ikääntyminen voi osoittautua monimutkaisemmaksi.
"Suojelu ei ole absoluuttista, ja matojen ja nisäkkäiden välillä on merkittäviä eroja", toteaa Harvard Medical Schoolin lääketieteen professori ja Massachusettsin yleissairaalan diabetesyksikön päällikkö Dr. Joseph Avruch Live Sciencelle sähköpostitse.
Vaikka insuliinin ja TOR-reittien signaloinnin peukalointi näyttää pidentävän matojen elinkaarta, on epäselvää, olisiko ihmisillä sama vaste.
"Jos täällä tunnistettu geeniverkko toimii samalla tavalla nisäkkäissä, niin farmakologiset toimenpiteet ovat toteutettavissa", Avruch sanoi. Toisin sanoen, ensin matoissa suoritetut ikääntymistä estävät kokeet on toistettava nisäkkäillä, ennen kuin kukaan tietää, voivatko ne mahdollisesti toimia ihmisissä.
Ikääntymisprosessissa mukana olevat reitit "saattavat olla jotakin erityistä madolle", Kapahi sanoi. "Mutta emme koskaan tiedä, emmekö kysy näitä kysymyksiä."
