Hemmeligheden bag en længere levetid? Genregulering har et fingerpeg

Naturlig udvælgelse har produceret pattedyr, der ældes med dramatisk forskellige hastigheder. Tag for eksempel nøgne muldvarpe rotter og mus; førstnævnte kan leve op til 41 år, næsten ti gange så længe som gnavere af lignende størrelse såsom mus.

Hvad er årsagen til længere levetid? Ifølge ny forskning fra biologer ved University of Rochester ligger en vigtig brik i puslespillet i de mekanismer, der regulerer genekspression.

I et papir offentliggjort i Cell Metabolism , forskerne, herunder Vera Gorbunova, Doris Johns Cherry-professor i biologi og medicin; Andrei Seluanov, professor i biologi og medicin; og Jinlong Lu, en postdoktoral forskningsmedarbejder i Gorbunovas laboratorium og den første forfatter af papiret, undersøgte gener forbundet med levetid. Deres forskning afslørede specifikke karakteristika ved disse gener og afslørede, at to regulatoriske systemer, der kontrollerer genekspression - døgnrytme og pluripotens-netværk - er afgørende for lang levetid. Resultaterne har implikationer både i forståelsen af, hvordan levetiden udvikler sig, og i at skabe nye mål for at bekæmpe aldring og aldersrelaterede sygdomme.

Sammenligning af levetidsgener

Forskerne sammenlignede genekspressionsmønstrene for 26 pattedyrarter med forskellige maksimale levetider, fra to år (smuss) til 41 år (nøgne muldvarpe rotter). De identificerede tusindvis af gener relateret til en arts maksimale levetid, som enten var positivt eller negativt korreleret med levetid.

De fandt ud af, at langlivede arter har en tendens til at have lav ekspression af gener involveret i energimetabolisme og inflammation; og høj ekspression af gener involveret i DNA-reparation, RNA-transport og organisering af cellulært skelet (eller mikrotubuli). Tidligere forskning foretaget af Gorbunova og Seluanov har vist, at funktioner såsom mere effektiv DNA-reparation og en svagere inflammatorisk respons er karakteristiske for pattedyr med lang levetid.

Det modsatte var tilfældet for kortlivede arter, som havde en tendens til at have høj ekspression af gener involveret i energimetabolisme og inflammation og lav ekspression af gener involveret i DNA-reparation, RNA-transport og mikrotubuli-organisation.

To søjler af lang levetid

Da forskerne analyserede mekanismerne, der regulerer ekspressionen af ​​disse gener, fandt de to hovedsystemer i spil. De negative levetidsgener - dem, der er involveret i energimetabolisme og inflammation - styres af døgnrytme netværk. Det vil sige, at deres ekspression er begrænset til et bestemt tidspunkt på dagen, hvilket kan være med til at begrænse genernes generelle ekspression i langlivede arter.

Det betyder, at vi i det mindste kan udøve en vis kontrol over generne for den negative levetid.

"For at leve længere er vi nødt til at opretholde sunde søvnplaner og undgå udsættelse for lys om natten, da det kan øge ekspressionen af ​​de negative gener for levetid," siger Gorbunova.

På den anden side styres positive levetidsgener - dem, der er involveret i DNA-reparation, RNA-transport og mikrotubuli - af det, der kaldes pluripotens-netværket. Multipotens-netværket er involveret i omprogrammering af somatiske celler - alle celler, der ikke er reproduktive celler - til embryonale celler, som lettere kan forynges og regenereres ved at ompakke DNA, der bliver uorganiseret, når vi bliver ældre.

"Vi opdagede, at evolutionen har aktiveret pluripotens-netværket for at opnå længere levetid," siger Gorbunova.

Pluripotens-netværket og dets forhold til positive levetidsgener er derfor "et vigtigt fund for at forstå, hvordan levetiden udvikler sig," siger Seluanov. "Ydermere kan det bane vejen for nye antialdringsinterventioner, der aktiverer de vigtigste positive levetidsgener. Vi ville forvente, at vellykkede antialdringsinterventioner vil omfatte at øge ekspressionen af ​​de positive levetidsgener og mindske ekspressionen af ​​negative levetidsgener."