Opdagelse af sirtuin-proteiner med lang levetid i tidlige grene af dyrelivet

Dyr på de tidlige grene af livets træ, såsom vandmænd og havsvampe, trodser de sædvanlige konventioner om aldring. Nogle viser evner til at regenerere beskadiget eller manglende væv, standse eller vende aldring, og i tilfælde af mindst én vandmandsart viser en form for "udødelighed". En ny undersøgelse fra forskere ved University of California, Davis og Harvard Medical School tager et detaljeret kig på en gruppe proteiner kaldet sirtuiner, forbundet med beskyttelse mod cellulær skade og aldring, hos disse dyr og i resten af ​​dyreriget. Værket blev offentliggjort 6. september i Molecular Biology and Evolution .

David Gold, assisterende professor i Institut for Jord- og Planetvidenskab, UC Davis College of Letters and Science; og David Sinclair, Harvard Medical School, satte sig for at rekonstruere evolutionen af ​​sirtuiner med særlig opmærksomhed på de understuderede dyr på livets tidlige grene.

"Den store takeaway er, at der var en stråling af sirtuiner tidligt i dyrenes evolution, med et betydeligt tab over tid. Hvis man kun ser på modelorganismer (dvs. gær, rundorme, frugtfluer, pattedyr) ser det ud som om antallet af sirtuiner er steget over evolutionær tid. Men vi beskriver flere sirtuiner, der ikke tidligere er blevet anerkendt, som primært findes i tidlige forgrenede dyr som vandmænd, søanemoner og havsvampe," sagde Gold.

Sinclairs laboratorium hjalp oprindeligt med at opdage sammenhængen mellem sirtuin og aldring i gær og forbindelserne mellem sirtuin-proteiner og lang levetid hos pattedyr.

"Et af mine specialer er at rekonstruere udviklingen af ​​genfamilier over lange tidsskalaer. Så jeg foreslog, at vi undersøger fordelingen af ​​sirtuiner i tidlige dyr for at se, om der er nogen sammenhæng mellem sirtuin-kopier og deres usædvanlige levetid," sagde Gold.

Over 15.000 sirtuin-proteiner er blevet identificeret i mere end 6.000 arter af levende ting. Sirtuiner er involveret i metabolismen af ​​nikotinamid-adenosin-dinukleotid, eller NAD, som spiller en central rolle i energimetabolisme, DNA-reparation og andre vitale processer inde i celler. Sirtuins og NAD er involveret i to hovedveje, der hver involverer et andet protein, NAMPT eller PNC1. NAMPT-veje findes i pattedyr og bakterier, mens PNC1 findes i frugtfluer, gær og rundorme. Hertil kommer, at de fleste eukaryoter har flere versioner af sirtuin.

Sirtuiner optræder tidligt i evolutionen

Fordi de er så vitale, må sirtuiner, NAMPT og PNC1 have dukket op meget tidligt i livets udvikling. Men siden da har de gennemgået mange forandringer og variationer i livets forskellige grene.

Gold og Sinclair søgte efter proteiner af sirtuin-typen fra forskellige dyr i offentlige databaser og samlede dem på et evolutionært træ. De fokuserede på de tidlige forgrenede dyr:Porifera (havsvampe), Ctenophora (kamgelé), Placozoa (amøbelignende dyr) og Cnidaria (søanemoner, koraller, vandmænd og hydraer).

Forskerne opdagede flere nye sirtuiner, mest i de tidlige forgrenede dyr. Den sidste fælles forfader af alle dyr havde mindst ni sirtuiner, fandt de. Siden den fjerne tid har der været et komplekst mønster af gevinst og tab. Nye sirtuin-gener dannet af duplikationer af gamle. Nogle familier af proteiner forsvandt i en afstamning af dyr, men blev bibeholdt i andre til i dag.

De første dyr havde gener for både NAMPT og PNC1, men disse er gentagne gange forsvundet fra slægter. Der ser ikke ud til at være noget klart mønster for, hvorfor en moderne gruppe af dyr mistede eller beholdt enten, eller hvorfor den har nogle sirtuin-proteinfamilier, men ikke andre, sagde Gold. Der synes heller ikke at være en direkte forbindelse mellem en bestemt sirtuin-familie og lang levetid, sagde han. Opdagelsen af ​​ekstra sirtuin-gener i tidlige forgrenede dyr er imidlertid spændende og kan spille en nøglerolle i deres levetid og unikke livshistoriestrategier.

"Vi ved endnu ikke, hvad forbindelsen er mellem disse ekstra kopier af sirtuin-genet og de usædvanlige livshistorier for tidlige forgrenede dyr. Det er næste skridt," sagde Gold. + Udforsk yderligere

Forøgelse af Sirt4-genaktivitet forlænger en sund levetid hos frugtfluer