Znanstveniki so s twekingom nekaj ključnih genov v DNK okroglega gliste podaljšali življenjsko dobo živali za približno 500%.
To je velik skok v življenju: povprečen okrogel črvov živi približno tri do štiri tedne. Toda če se nešteta dva specifična gena - DAF-2 in RSKS-1, lahko bitja preživijo več mesecev.
Znanstveniki so te gene že pred leti povezali z dolgo življenjsko dobo in opazili povečanje življenjske dobe črvov in drugih bitij, ko so ti geni izključeni. Toda natančna vloga genov v procesu staranja ostaja skrivnost.
Zdaj so raziskovalci povezali pike med tema dvema genoma in mitohondrijami, drobnimi elektrarnami, ki gorivne celice delujejo po telesu. Mitohondrije začnejo motiti v delovanju s staranjem organizma, vendar utišanje DAF-2 in RSKS-1 zdi, da to škodo odloži in podaljša življenjsko dobo - vsaj pri okroglih črvih, je pokazala študija, objavljena leta 2019 v reviji Cell Press.
Le čas bo pokazal, ali bi sredstvo proti staranju lahko delovalo pri sesalcih, tudi pri ljudeh.
Domino učinek
Znanstveniki so povezavo med DAF-2 in staranjem prvič spoznali v začetku devetdesetih let, ko je raziskovalna skupina odkrila, da okrogli črvi živijo dvakrat dlje kot normalno, kadar nosijo mutirano različico gena. Z iskanjem je začelo novo obdobje v preučevanju staranja, ki ga poganjajo geni in njihovi stranski produkti.
"To je bilo kot menjava iger na terenu ... ker so ljudje začeli verjeti, da en sam gen lahko podaljša življenjsko dobo," je za Live Science povedal soavtor Pankaj Kapahi, profesor na Inštitutu Buck za raziskave staranja v Novatou v Kaliforniji. .
Sčasoma so raziskovalne skupine odkrile več genov za dolgo življenjsko dobo, vključno z RSKS-1, vendar naj bi dokazovali, da ti posebni segmenti genskega koda ne delujejo osamljeno. Namesto tega se uskladijo z ekipo drugih genov in beljakovin, ki jih pomagajo graditi, kar sproži kaskade celične aktivnosti, znane kot "signalne poti." Razmislite o signalnih poteh kot vrstah dominov - ko ena domina strmoglavi, pade v drugo in sproži zapleteno verižno reakcijo.
DAF-2 in RSKS-1 se nahajata na pomembni signalni poti, to je signalna pot insulina, ki pomaga nadzirati raven sladkorja v krvi in presnovo, in pot TOR, ki spreminja, kako celice gradijo beljakovine in s tem, kako rastejo in razmnožujejo. Kako pa se te poti sekajo v starajočem se organizmu, ni bilo znano, je dejal Kapahi.
Da bi odkrili, od kod prihaja ta učinek proti staranju, sta Kapahi in njegovi sodelavci vohunila po celicah mutiranih okroglih črvov, v katerih sta bila oba gena izključena. S pomočjo tehnike, imenovane "polisomsko profiliranje", je ekipa lahko izsledila, katere proteine so celice gradile v danem trenutku. Med gradnjo beljakovin lahko celice uporabljajo različne mehanizme za povečanje proizvodnje določenega beljakovine ali pa ga pokličejo nazaj. Skupina je ugotovila, da so v mutiranih črvih celice zgradile veliko manj kopij proteina, imenovanega "citokrom c", kot običajni črvi.
Tukaj se pojavljajo mitohondrije:
Citokrom c se pojavi v notranji membrani mitohondrijev in pomaga skozi negativno nabiti elektrone skozi njegovo strukturo. Ta prenos elektronov iz beljakovin v beljakovine omogoča mitohondrijem, da ustvarijo gorivo - pri mutantnih črvih pa se pojavi vrzel, kjer bi moral biti citokrom c. Mitohondriji ne morejo zagotoviti tako učinkovitega goriva kot običajno, namesto tega pa se osredotočajo na popravilo poškodovanih tkiv.
Ko padajo zaloge energije, encim, ki zazna gorivo, imenovan AMPK, zažene v visoko prestavo in pomaga črvu preiti na učinkovitejšo obliko presnove energije. Ta zapletena veriga dogodkov na koncu ustvari dolgoživega okroglega pelina, katerega celice ostanejo zdrave in v veliki meri brez škode v starosti.
"Beljakovine se s starostjo poškodujejo, in s temi potmi opazite manj škode," je dejal Kapahi. Raziskave poleg tega kažejo, da lahko določena tkiva, kot so tista v mišicah in možganih, celo postanejo bolj zdrava, dokler te poti ostanejo zadušene, je dodal.
Od črvov do ljudi
Na splošno so mutirani črvi odvzeli proizvodnjo beljakovin in energije v prid popravljanju starajočih se celic. Avtorji ugotavljajo, da je pomanjkanje citokroma c v reproduktivnih celicah živali ključnega pomena za ta postopek. Mogoče so črvi postopke, povezane z razmnoževanjem, zaustavili, ko so v nizkoenergijskem načinu, pravijo.
Organizmi reagirajo podobno, ko jih potisnemo v način stradanja - brez ustrezne prehrane celični signali telesu sporočajo, da si vzame "čas ven" za pripravo potomcev, je dejal Kapahi. To idejo podpira tudi študija starih okroglih črvov v devetdesetih; V tej študiji so mutirani črvi živeli dvakrat dlje kot običajni črvi, vendar so tudi rodili približno 20% manj potomcev.
Daleč od pasivnega procesa se zdi, da staranje v okrogli črvi vključuje nerešen zaplet bioloških poti, ki skupaj uravnavajo metabolizem, gradnjo beljakovin in potencialno razmnoževanje. Čeprav pri ljudeh obstajajo podobne poti, znanstveniki še vedno ne vedo, ali staranje deluje v obeh organizmih enako, je dejal Kapahi. Če se kaj drugega, se lahko staranje ljudi izkaže za bolj zapleteno.
"Ohranjenost ni absolutna in pomembne razlike na teh poteh med črvi in sesalci obstajajo," je v e-poštnem sporočilu Live Science povedal dr. Joseph Avruch, profesor medicine na Harvard Medical School in vodja oddelka za sladkorno bolezen v splošni bolnišnici Massachusetts.
Medtem ko se zdi, da se signaliziranje poti inzulina in TOR podaljša življenjsko dobo črvov, ni jasno, ali bi ljudje imeli enak odziv.
"Če tukaj prepoznana genska mreža ... deluje pri sesalcih podobno, potem postanejo farmakološki posegi izvedljivi," je dejal Avruch. Z drugimi besedami, poskuse proti staranju, ki so jih najprej izvedli na glistah, je treba ponoviti pri sesalcih, preden bo kdo vedel, ali bi lahko deloval na ljudeh.
Kapahi je dejal, da so poti, ki so vključeni v proces staranja, "nekaj posebnega". "Nikoli pa ne bomo vedeli, če teh vprašanj ne postavimo."
