Уврштавањем неколико кључних гена у ДНК округлог црва, научници су продужили животни век животиње за око 500%.
То је велики скок у животу: Просечан округли глиста живи око три до четири недеље. Али када се неброје два специфична гена - ДАФ-2 и РСКС-1 - створења могу да преживе неколико месеци.
Научници су пре више година повезали ове гене са дуговечношћу, примећујући пораст животног века црва и других бића када су ти гени искључени. Међутим, тачна улога гена у процесу старења остала је мистерија.
Сада су истраживачи повезали тачке између ова два гена и митохондрије, сићушних електрана које горивим ћелијама функционишу у целом телу. Митохондрије почињу да функционишу како организам стари, али ћутање ДАФ-2 и РСКС-1 као да одгађа ову штету и продужава животни век - барем код округлих црви, показало је истраживање објављено 2019. године у часопису Целл Пресс.
Само ће време показати да ли би лек против старења могао да делује код сисара, укључујући људе.
Домино ефекат
Научници су први пут схватили везу између ДАФ-2 и старења почетком деведесетих, када је истраживачки тим открио да округле црви живе двоструко дуже него нормално када носе мутирану верзију гена. Скок у проналаску започео је нову еру у истраживању старења, коју покрећу гени и њихови нуспродукти.
"Било је то као измена игара на терену ... јер су људи почели веровати да један ген може продужити животни век", рекао је коаутор Панкај Капахи, професор са Буцк института за истраживање старења у Новатоу у Калифорнији за Ливе Сциенце .
Временом, истраживачке групе откриле су више гена за дуговечност, укључујући РСКС-1, али све већи докази сугерирају да ови посебни сегменти генетског кода не делују у изолацији. Уместо тога, они координирају са тимом других гена и протеина који помажу у изградњи, покрећући каскаде ћелијске активности познате као "сигнални путеви". Размислите о путовима сигнализације као редовима домина - када једна домина падне, она падне у другу и крене замршена ланчана реакција.
ДАФ-2 и РСКС-1 се налазе у важном сигналном путу, односно: сигналном путу инсулина, који помаже у контроли нивоа шећера у крви и метаболизму, и ТОР-путу, који мења начин на који ћелије граде протеине и на тај начин расте и размножавају се. Али како се ови путеви пресијецају у организму који се стара, није познато, рекао је Капахи.
Да би открили одакле потиче овај ефект против старења, Капахи и његове колеге шпијунирали су ћелије мутираних округлих црви, у којима су оба ова гена искључена. Помоћу технике која се зове "полисомско профилирање", тим је могао пратити који протеини ћелије граде у било којем тренутку. Током стварања протеина, ћелије могу да користе разне механизме да повећају производњу одређеног протеина или да га врате назад. Тим је открио да су у мутираним црвима ћелије изградиле много мање примерака протеина названих „цитокром ц“ него нормални црви.
Ево где митохондрије улазе у слику:
Цитохром ц се појављује у унутрашњој мембрани митохондрија и помаже му да прође негативно наелектрисане електроне кроз његову структуру. Овај пренос електрона из протеина у протеин омогућава митохондријама да стварају гориво - али код мутантних црва појављује се јаз где треба да буде цитокром ц. Не могу да обезбеде гориво ефикасно као што би то обично чинили, митохондрији покрећу производњу енергије и уместо тога се фокусирају на поправљање оштећених ткива.
Како залихе енергије падају, ензим који осјети гориво под називом АМПК улази у велику брзину, помажући црвима да пређе на ефикаснији облик енергетског метаболизма. Овај сложен ланац догађаја у коначници производи дуговјечног округлог црва чије ћелије остају здраве и углавном не оштећују добро у старости.
"Протеини се оштећују са годинама, а ви видите да мање оштећења са овим путевима инхибира", рекао је Капахи. Поред тога, истраживање сугерише да одређена ткива, попут оних у мишићима и мозгу, могу чак постати здравија све док ови путеви остану укочени, додао је.
Од црва до људи
Свеукупно, мутирани црви су повукли производњу протеина и енергије у корист поправљања својих ћелија које старе. Аутори су приметили да је недостатак цитохрома ц у репродуктивним ћелијама животиња кључан за овај процес. Можда су црви ставили процесе повезане са репродукцијом у чекању док су у режиму са ниском енергијом, рекли су.
Организми реагују на сличан начин када су гурнути у режим гладовања - без адекватне исхране, ћелијски сигнали говоре телу да изузме време за припрему за производњу потомства, рекао је Капахи. Ову идеју подржава и студија старих округлих глиста из 1990-их; У тој студији, мутирани црви су живели двоструко дуже од нормалних, али су такође створили и око 20% мање потомства.
Далеко од тога да је пасиван процес, старење код округлих глиста чини неуредан заплет биолошких путева који заједно раде на регулисању метаболизма, стварању протеина и потенцијално репродукцији. Иако слични путеви постоје код људи, научници још увек не знају да ли старење делује на исти начин у оба организма, рекао је Капахи. Ако ништа друго, старење људи може се показати сложенијим.
"Конзервација није апсолутна и важне разлике у тим путевима између глиста и сисара постоје", рекао је доктор Јосепх Авруцх, професор медицине на Харвард Медицал Сцхоол и шеф одељења за дијабетес у Опћој болници у Массацхусеттсу, путем е-маила Ливе Сциенце.
Иако се смањује сигнализација на путу инзулина и ТОР-а, продужава животни век црва, није јасно да ли би људи имали исти одговор.
"Ако овде утврђена генска мрежа ... функционише слично код сисара, тада ће фармаколошке интервенције постати изведиве", рекао је Авруцх. Другим речима, експерименти против старења који су први пут спроведени на глистама морају се поновити код сисара пре него што било ко сазна да ли би уопште могао да делује на људима.
Путови који су укључени у процес старења "могли би бити нешто веома специфично за црва", рекао је Капахи. "Али никада нећемо знати ако вам не поставимо та питања."
