Forskere tyder mekanismer, der ligger til grund for ældningens biologi

At forstå de faktorer, der styrer aldring, har været en af ​​menneskehedens endeløse stræben, fra ungdommens mystiske springvand til praktiske sunde regimer for at forlænge levealderen.

Et team af forskere ved University of California San Diego har hjulpet med at tyde den dynamik, der styrer, hvordan vores celler ældes, og med det konsekvenser for forlængelse af menneskelig levetid. Som beskrevet i en undersøgelse offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences , en gruppe ledet af biolog Nan Hao anvendte en kombination af teknologier inden for teknik, datalogi og biologi for at analysere molekylære processer, der påvirker aldring.

Når cellerne ældes, skader i deres DNA akkumuleres over tid, fører til forfald i normal funktion og til sidst resulterer i død. En naturlig biokemisk proces kendt som "chromatin silencing" hjælper med at beskytte DNA mod skader. Silencing -processen omdanner specifikke områder af DNA fra en løs, åben tilstand til en lukket, dermed beskytter DNA -regioner. Blandt de molekyler, der fremmer dæmpning, er en familie af proteiner - stort set konserveret fra bakterier til mennesker - kendt som sirtuins. I de seneste år, kemiske aktivatorer af sirtuins har fået stor opmærksomhed og markedsføres som næringsstoffer for at hjælpe chromatin -dæmpning i håb om at bremse aldringsprocessen.

Men på samme tid, forskere har fundet ud af, at sådan chromatin -dæmpning også forhindrer de beskyttede DNA -regioner i at udtrykke RNA'er og proteiner, der udfører biologiske funktioner, og som følge heraf, overdreven dæmpning kan afspore normal cellefysiologi.

Brug af banebrydende beregningsmæssige og eksperimentelle tilgange i gær, som gjorde det muligt for forskerne at spore chromatin -lyddæmpning i hidtil uset detalje gennem generationer under ældning, UC San Diego -forskerne opdagede, at et fuldstændigt tab af sådan lyddæmpning fører til accelereret cellealdring og død. Imidlertid, forskerne fandt på samme måde, at kontinuerlig chromatin -dæmpning også fører celler til en forkortet levetid.

Så er chromatin -dæmpning eller ikke at dæmpe svaret på forsinkelse af ældning? Svaret stammer fra den nye undersøgelse:Begge.

Ifølge forskerne, naturen har udviklet en smart måde at løse dette dilemma på.

"I stedet for at blive i tilstanden til at dæmpe eller dæmpe tab, celler skifter deres DNA mellem de åbne (dæmpningstab) og lukkede (lyddæmpende) tilstande periodisk under ældning, "sagde Hao." På denne måde, celler kan undgå en forlænget varighed i begge stater, hvilket er skadeligt, og opretholde en tidsbaseret balance, der er vigtig for deres funktion og levetid. "

Fordi de udførte deres eksperimenter i gær, forskerne siger, at analyse af en sådan dynamik hos mennesker sandsynligvis vil være meget mere kompleks og kræve mere indviklede undersøgelser.

"Når cellerne bliver gamle, de mister deres evne til at opretholde denne periodiske omstilling, resulterer i ældede fænotyper og til sidst død, "sagde Hao." Implikationen her er, at hvis vi på en eller anden måde kan hjælpe celler med at forstærke skift, især når de bliver ældre, vi kan bremse deres ældning. Og denne mulighed er det, vi forfølger i øjeblikket. "

Hao krediterer resultaterne til et tværfagligt team af UC San Diego -forskere, der har komplementær ekspertise og deler en fælles interesse i undersøgelsen af ​​aldring, herunder fakultet, studerende og postdoktorer. Ud over Haos ekspertise inden for molekylærbiologi/kvantitativ biologi, andre fakultetsmedlemmer i teamet inkluderer Lorraine Pillus (Molecular Biology), Jeff Hasty (Molecular Biology/Bioengineering) og Lev Tsimring (BioCircuits Institute). Det PNAS papir markerer de første betydningsfulde fund fra samarbejdet.

"Jeg tror, ​​at dette samarbejde i den nærmeste fremtid vil frembringe mange nye indsigter, der vil transformere vores forståelse inden for den grundlæggende biologi for aldring og vil føre til nye strategier til at fremme levetid hos mennesker, "sagde Hao.