وجدت دراسة طول العمر هذه عبر 5 أنواع مسارًا جديدًا لعكس الشيخوخة

الآلات الجزيئية في أجسامنا تنهار مع تقدم العمر.

طفرات تراكم الحمض النووي. نهاياتهم الواقية تتآكل. تتعثر الميتوكوندريا ، مصنع طاقة الخلية ، وتتفكك. الجهاز المناعي يتلاشى. تتضاءل المجموعة الاحتياطية من الخلايا الجذعية ، بينما تدخل بعض الخلايا الناضجة في حالة تشبه الزومبي ، وتطلق مواد كيميائية سامة في بيئتها.

تبدو الصورة رهيبة ، لكنها ليست كلها أخبار سيئة. الشيخوخة هي لغز معقد. من خلال العثور على قطع فردية ، يمكن للعلماء تجميع صورة كاملة عن كيفية تقدمنا ​​في العمر ولماذا - وتصميم طرق جديدة لدرء الأعراض المرتبطة بالعمر.

لقد كان هناك بالفعل بعض النجاح. Senolytics- الأدوية التي تقتل خلايا الزومبي-هي بالفعل في التجارب السريرية. إعادة البرمجة الجزئية، الذي يمحو هوية الخلية ويعيدها إلى حالة تشبه الخلايا الجذعية ، يكتسب زخمًا كعلاج بديل واعد ، وهو أحد أهم استثمارات طول العمر في وادي السيليكون.

كشفت دراسة جديدة in الطبيعة مطاردة قطعة أخرى من لغز الشيخوخة. في خمسة أنواع عبر النطاق التطوري - الديدان والذباب والفئران والجرذان والبشر - شحذ الفريق عملية جزيئية حرجة تعمل على تشغيل كل خلية مفردة داخل الجسم وتتحلل مع تقدم العمر.

هذه العملية ، التي تسمى النسخ ، هي الخطوة الأولى في تحويل مادتنا الجينية إلى بروتينات. هنا ، يتم إعادة صياغة أحرف الحمض النووي إلى "رسول" يسمى RNA ، والذي يقوم بعد ذلك بنقل المعلومات إلى أجزاء أخرى من الخلية لصنع البروتينات.

لطالما اشتبه العلماء في أن النسخ قد ينحرف مع تقدم العمر ، لكن الدراسة الجديدة تقدم دليلًا على أنه لا يحدث - مع بعض التواء. في جميع الأنواع الخمسة التي تم اختبارها ، مع تقدم الكائن الحي في السن ، تسارعت العملية بشكل مفاجئ. ولكن مثل محاولة الكتابة بشكل أسرع عندما تكون معصوب العينين ، ارتفعت معدلات الخطأ أيضًا.

هناك حل. باستخدام تدخلين معروفين بإطالة العمر ، تمكن الفريق من إبطاء النسخ في أنواع متعددة ، بما في ذلك الفئران. كما أدت الطفرات الجينية التي عكست النسخ القذر إلى إطالة عمر الديدان وذباب الفاكهة ، وعززت قدرة الخلايا البشرية على الانقسام والنمو.

السمة المميزة الجديدة للشيخوخة ليست جاهزة للاختبار البشري. ولكنه "يفتح مجالًا أساسيًا جديدًا حقًا لفهم كيف ولماذا نتقدم في العمر ،" محمد الدكتورة Lindsay Wu في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني ، والتي لم تشارك في الدراسة.

المحرر الجيني

إن تحويل مخططنا الجيني إلى بروتينات عملية من خطوتين.

أولاً ، يتم نسخ الأحرف الأربعة للحمض النووي - A و T و C و G - إلى RNA. يتكون الحمض النووي الريبي أيضًا من أربعة أحرف ، وهو عبارة عن ملاحظات جزيئية يمكن أن تتخطى المساحة الضيقة للحمض النووي لتوصيل الرسائل إلى مصنع تصنيع البروتين في الخلية. هناك ، يتم ترجمة الحمض النووي الريبي إلى لغة البروتينات.

الخطوة الأولى - تحويل الحمض النووي إلى RNA - أصعب مما تبدو. للحفاظ على الفضاء ، يتم لف الحمض النووي بإحكام حول مجموعة من البروتينات تسمى الهستونات ، مثل لحم الخنزير المقدد حول ثمانية سيقان من الهليون. هذا "يخفي" المعلومات الجينية بشكل فعال ، مما يجعل من المستحيل على الخلية قراءتها.

يتطلب الأمر قرية كاملة من مساعدي البروتين لفك الحمض النووي وإعداده للنسخ. لكن النجم هو Pol II (RNA polymerase II) ، وهو مركب عملاق متعدد يتحرك على طول خيط DNA يساعده على التحول إلى نسخة مبكرة من RNA ، تسمى على نحو ملائم pre-RNA.

مثل الجملة الكلامية ، يتم نسخ ما قبل RNA إلى تسلسلات أكثر ثراءً لبناء البروتينات ، وهي عملية تسمى التضفير. يتجاهل Pol II العملية برمتها ، ويتأكد من أن مئات الآلاف من RNAs مصنوعة بشكل مثالي.

لكن مع تقدمنا ​​في العمر ، تتدهور العملية. لم يكتشف أحد لماذا.

تساءلت الدراسة الجديدة: لماذا لا تركز على نجم برنامج النسخ؟

الأنواع الممتدة

يأتي فك رموز السمات المميزة للشيخوخة مصحوبًا بحجر عثرة: قد يكون الدليل المحتمل مناسبًا فقط لنوع واحد.

تناولت الدراسة الجديدة المشكلة بشكل مباشر من خلال فحص خمسة أنواع. باستخدام تقنية تسمى تسلسل الحمض النووي الريبي ، استحوذوا على سرعة Pol II أثناء قيامه بتدوير الحمض النووي للخلايا الدودة وذبابة الفاكهة والفأر والفئران والخلايا البشرية في أعمار مختلفة. تراوحت العينات البشرية من 21 إلى 70 عامًا ، جنبًا إلى جنب مع سلالتين من الخلايا المستنبتة "الخالدة".

للحصول على عرض أكثر شمولاً ، اختبر الفريق عينات من أعضاء متعددة ، بما في ذلك الدماغ والكبد والكلى والدم.

جاءت النتائج كمفاجأة. على الرغم من أن كل نوع كان له "توقيع السرعة" الخاص به في Pol II ، إلا أن الاتجاه كان هو نفسه: فقد تسارع الاستطلاع الثاني عبر الأنواع مع تقدم العمر في كل نسيج تم فحصه. الجين أو النسيج الدقيق لا يهم. غطى التغيير المرتبط بالعمر ما يقرب من 200 جين مختلف في أنواع متعددة. بدلاً من تغيير محلي ، يبدو أن تسريع Pol II هو علامة شيخوخة عالمية.

مع السرعة ، جاءت الأخطاء. الربط - الذي يعدل ما قبل RNAs - يتطلب أن تكون سرعة Pol II في منطقة Goldilocks. وأوضح المؤلفون أن زيادة السرعة تزيد من مخاطر الترجمات السيئة ، والتي "ارتبطت في دراسات سابقة بتقدم العمر وقصر العمر".

وقالوا: "يمكن أن تؤدي زيادة سرعات Pol II إلى المزيد من أخطاء النسخ لأن قدرة التصحيح في Pol II تواجه تحديًا".

إعادة عقارب الساعة

إذا كان Pol II في زيادة السرعة يساهم في الشيخوخة ، فهل يمكننا إبطائها - وبالتالي مكافحة الشيخوخة؟

في أحد الاختبارات ، استخدم الفريق علاجين معروفين لتأخير الشيخوخة: تثبيط إشارات الأنسولين وتقييد السعرات الحرارية. في الديدان والذباب والفئران ، أدى تعطيل مسار استشعار الأنسولين وراثيًا إلى إبطاء وتيرة Pol II. إن وضع الفئران على نظام غذائي في بداية مرحلة البلوغ ومتوسط ​​العمر - ولكن ليس الشيخوخة - أدى أيضًا إلى الضغط على المكابح على Pol II.

تم شحذ اختبار آخر على السؤال النهائي: هل يؤدي تسارع Pol II إلى الشيخوخة؟ هنا ، تتبع الفريق حشدًا من الديدان المعدلة وراثيًا وذبابة الفاكهة التي تحتوي على طفرات تقلل من سرعة Pol II. بالمقارنة مع غير المتحولين ، فإن كلا السلالتين المهندستين أطالت عمرهما بنسبة 10 إلى 20 في المائة.

عندما استخدم الفريق تقنية CRISPR-Cas9 لعكس طفرات Pol II في الديدان ، قلل عمرها الافتراضي وتطابق مع أقرانها من النوع البري. أوضح المؤلفان أنه يبدو أن Pol II هو سبب للشيخوخة.

لماذا؟

بالتعمق أكثر في آلات النسخ ، وجد الفريق إجابة واحدة. تذكر: الحمض النووي ملفوف في حزم من لحم الخنزير المقدد والهليون ، والمعروفة علميًا باسم nucleosomes. من خلال مقارنة خلايا الوريد السري البشري وخلايا الرئة ، وجد الفريق أنه مع تقدم الخلايا في العمر ، تتفكك الحزم ببطء وتتفكك. هذا يجعل من السهل على Pol II الانزلاق عبر حبلا DNA ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة سرعة النسخ.

بعد اختبار نظريتهم ، قام الفريق جينيًا بإدخال نوعين من بروتينات الهيستون - جزء الهليون من حزمة nucleosome - لتشكيل المزيد من النيوكليوسومات في الخلايا البشرية في أطباق بتري. أدى هذا بدوره إلى حدوث مطبات إضافية في السرعة لـ Pol II وأبطأها.

انها عملت. الخلايا التي تحتوي على بروتينات هيستون إضافية لديها فرصة أقل في أن تصبح خلايا زومبي شائخة. في ذباب الفاكهة ، وهو نموذج شائع لأبحاث طول العمر ، أعطى التعديل الوراثي لهم نتوءًا عمرًا ملحوظًا.

على الرغم من أنه لا يزال مبكرًا جدًا ، إلا أن النتائج تعتبر أخبارًا رائعة لاحتمال السعي وراء فئة جديدة من الأدوية المضادة للشيخوخة. تم إجراء أبحاث مكثفة على Pol II في علاج السرطان ، مع العديد من الأدوية التي تم اختبارها واعتمادها بالفعل ، مما يوفر فرصة لإعادة استخدام الأدوية لأبحاث طول العمر.

قال الفريق: "تكشف البيانات المقدمة هنا معًا عن آلية جزيئية تساهم في الشيخوخة وتعمل كوسيلة لتقييم دقة الآلية الخلوية أثناء الشيخوخة والمرض".

الصورة الائتمان: ديفيد بوشنيل ، كين ويستوفر وروجر كورنبرغ ، معرض صور جامعة ستانفورد / المعاهد الوطنية للصحة

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/04/18/this-longevity-study-across-5-species-found-a-new-pathway-to-reverse-aging/