Varjates ümarusside DNA-s mõnda võtmegeeni, on teadlased pikendanud looma eluiga umbes 500%.
See on tohutu hüpe elus: Keskmine ümaruss elab umbes kolm kuni neli nädalat. Kuid kahest spetsiifilisest geenist - DAF-2 ja RSKS-1 - koormamata, võivad olendid elada mitu kuud.
Teadlased seostasid need geenid pikaealisusega aastaid tagasi, märkides usside ja muude olendite eluea pikenemist nende geenide väljalülitamisel. Geenide täpne roll vananemisprotsessis jäi siiski saladuseks.
Nüüd ühendasid teadlased punktid nende kahe geeni ja mitokondrite vahel, need pisikesed elektrijaamad, mis kütuseelementide funktsioneerimiseks kogu kehas töötavad. Mitokondrid hakkavad organismi vananedes talitlushäireid tegema, kuid DAF-2 ja RSKS-1 vaigistamine näib viivitavat seda kahjustust ja pikendab eluiga - vähemalt ümarussides, selgub ajakirjas Cell Press 2019. aastal avaldatud uuringust.
Ainult aeg näitab, kas vananemisvastane vahend võiks imetajatel, sealhulgas inimestel, toimida.
Doominoefekt
Teadlased mõistsid seost DAF-2 ja vananemise vahel 1990ndate alguses, kui uurimisrühm avastas, et ümarussid elavad geeni muteeritud versiooni kandmisel kaks korda kauem kui normaalsed. Leitud hüppega algas vananemise uurimisel uus ajajärk, mille ajendiks olid geenid ja nende kõrvalsaadused.
"See oli nagu mänguvahetaja valdkonnas ... sest inimesed hakkasid uskuma, et üks geen võib eluiga pikendada," rääkis kaasautor Pankaj Kapahi, California Novato vananemisuuringute instituudi professor Buck Live Science'ile. .
Aja jooksul avastasid uurimisrühmad rohkem pikaealisuse geene, sealhulgas RSKS-1, kuid kogutud tõendusmaterjalide kohaselt ei tööta geneetilise koodi spetsiaalsed segmendid isoleeritult. Selle asemel koordineerivad nad teiste geenide ja valkude meeskonnaga, mida nad aitavad üles ehitada, käivitades raku aktiivsuse kaskaadid, mida nimetatakse "signaaliradadeks". Mõelge signaalimisteedele kui doominode ridadele - kui üks doomino kukub, kukub see teise sisse ja käivitab keeruka ahelreaktsiooni.
DAF-2 ja RSKS-1 asuvad mõlemad olulises signaalimisrajas: insuliini signaaliülekande rada, mis aitab reguleerida veresuhkru taset ja ainevahetust, ja TOR rada, mis muudab seda, kuidas rakud ehitavad valke ning seega nende kasvu ja vohamist. Kuid kuidas need rajad vananevas organismis ristuvad, polnud teada, ütles Kapahi.
Et teada saada, kust see vananemisvastane toime pärineb, uurisid Kapahi ja tema kolleegid mutantsete ümarusside rakke, milles mõlemad geenid olid välja lülitatud. Kasutades tehnikat, mida nimetatakse polüsomaalseks profiilide koostamiseks, sai meeskond jälgida, milliseid valke rakud igal hetkel ehitavad. Valgu konstrueerimise ajal saavad rakud kasutada erinevaid mehhanisme konkreetse valgu tootmise kiirendamiseks või tagasihelistamiseks. Meeskond leidis, et mutantsete usside korral ehitasid rakud palju vähem valgu, mida nimetatakse "tsütokroom c", koopiaid kui tavalised ussid.
Mitokondrid satuvad pildile järgmiselt:
Tsütokroom c ilmub mitokondrite sisemembraanis ja aitab negatiivselt laetud elektronidel selle struktuuri läbi viia. See elektronide ülekandumine valgust valku võimaldab mitokondritel toota kütust - mutantsetes ussidetes ilmub tühimik, kus peaks olema tsütokroom c. Kuna mitokondrid ei suuda kütust toota nii tõhusalt kui tavaliselt, takistavad nad energia tootmist ja keskenduvad hoopis kahjustatud kudede parandamisele.
Energiavarude vähenemise korral käivitub kütust tundlik ensüüm AMPK kõrgele käigule, aidates ussil minna tõhusamale energiavahetuse vormile. Selle keeruka sündmuste ahela tulemusel saadakse lõpuks pikaealine ümaruss, mille rakud püsivad terved ja kahjustusteta ka vanaduseni.
"Valgud saavad vanusega kahjustada ja te näete, et need teed on vähem takistatud," ütles Kapahi. Lisaks sellele viitavad uuringud sellele, et teatud kuded, näiteks lihastes ja ajus olevad kuded, võivad isegi tervislikumaks kasvada, kuni need rajad jäävad lämmatama, lisas ta.
Alates ussidest inimesteni
Üldiselt valisid mutantsed ussid tagasi nii valkude kui ka energia tootmise oma vananemisrakkude parandamiseks. Täpsemalt näis selle protsessi võtmeks tsütokroom c puudumine loomade paljunemisrakkudes, märkisid autorid. Võimalik, et ussid panevad paljunemisega seotud protsessid ooterežiimis ootele, ütlesid nad.
Nälgumisrežiimi reageerides reageerivad organismid sarnaselt - ilma piisava toitumiseta ütlevad rakusignaalid kehale, et nad võtaksid järglaste tootmiseks ettevalmistamiseks "aja maha", ütles Kapahi. Seda ideed toetab ka vanade ümarusside 1990ndate uuring; Selles uuringus elasid mutantsed ussid kaks korda kauem kui tavalised ussid, kuid nad andsid ka umbes 20% vähem järglasi.
Kaugeltki passiivse protsessina näib ümarusside vananemine segaste bioloogiliste radade sasipuntrast, mis toimivad koos ainevahetuse, valkude ehituse ja potentsiaalse paljunemise reguleerimiseks. Ehkki inimestel eksisteerivad sarnased rajad, ei tea teadlased siiani, kas vananemine mõlemas organismis toimib samamoodi, ütles Kapahi. Kui üldse, võib vananemine inimestel osutuda keerukamaks.
"Kaitse pole absoluutne ja usside ja imetajate vahel on nendes radades olulised erinevused," rääkis Harvardi meditsiinikooli meditsiiniprofessor ja Massachusettsi üldhaigla diabeediosakonna juhataja dr Joseph Avruch Live Science'ile e-kirjas.
Kuigi näib, et insuliini ja TOR-i signaalide signaalide tampimine pikendab usside eluiga, pole selge, kas inimestel oleks sama vastus.
"Kui siin tuvastatud geenivõrk toimib imetajatel sarnaselt, muutuvad farmakoloogilised sekkumised teostatavaks," ütles Avruch. Teisisõnu, kõigepealt ussidega läbi viidud vananemisvastaseid katseid tuleb imetajatel korrata, enne kui keegi teab, kas need võiksid inimestel töötada.
Vananemisprotsessis osalevad teed võivad olla ussi jaoks midagi väga konkreetset, "ütles Kapahi. "Kuid me ei saa kunagi teada, kui me neid küsimusi ei esita."
