این مطالعه طول عمر در میان 5 گونه، مسیر جدیدی برای معکوس کردن پیری پیدا کرد

ماشین آلات مولکولی بدن ما با افزایش سن از بین می رود.

DNA جهش ها را انباشته می کند. انتهای محافظ آنها فرسایش می یابد. میتوکندری، کارخانه انرژی سلول، دچار تزلزل شده و تجزیه می شود. سیستم ایمنی بدن دچار مشکل می شود. ذخیره سلول های بنیادی کاهش می یابد، در حالی که برخی از سلول های بالغ وارد حالت زامبی مانند می شوند و مواد شیمیایی سمی را به محیط خود پرتاب می کنند.

تصویر وحشتناک به نظر می رسد، اما این همه خبر بد نیست. پیری یک پازل پیچیده است. با یافتن تکه‌های منفرد، دانشمندان می‌توانند تصویر کاملی از چگونگی و چرایی پیری ما جمع‌آوری کنند و روش‌های جدیدی برای جلوگیری از علائم مرتبط با افزایش سن مهندسی کنند.

قبلاً موفقیت هایی حاصل شده است. Senolytics - داروهایی که سلول های زامبی را از بین می برند -در حال حاضر در آزمایشات بالینی هستند. برنامه ریزی مجدد جزئیکه هویت یک سلول را پاک می‌کند و آن را به حالتی شبیه سلول‌های بنیادی باز می‌گرداند، به عنوان یک درمان جایگزین امیدوارکننده در حال افزایش است و این یکی از داغ‌ترین سرمایه‌گذاری‌ها برای طول عمر در دره سیلیکون است.

یک مطالعه جدید in طبیعت قطعه دیگری از پازل پیری را شکار کرد. در پنج گونه در مقیاس تکاملی - کرم‌ها، مگس‌ها، موش‌ها، موش‌ها و انسان‌ها- این تیم فرآیند مولکولی مهمی را انجام دادند که به تک تک سلول‌های بدن نیرو می‌دهد و با افزایش سن تخریب می‌شود.

این فرآیند که رونویسی نامیده می شود، اولین گام در تبدیل ماده ژنتیکی ما به پروتئین است. در اینجا، حروف DNA به یک "پیام رسان" به نام RNA تبدیل می شوند، که سپس اطلاعات را به قسمت های دیگر سلول می فرستد تا پروتئین بسازد.

دانشمندان مدت‌ها گمان می‌کردند که رونویسی ممکن است با افزایش سن اشتباه شود، اما مطالعه جدید اثبات می‌کند که اینطور نیست. در هر پنج گونه مورد آزمایش، با بزرگتر شدن ارگانیسم، روند به طرز شگفت انگیزی سرعت گرفت. اما مانند تلاش برای تایپ سریعتر در هنگام چشم بند، نرخ خطا نیز افزایش یافت.

یک راه حل وجود دارد. با استفاده از دو مداخله شناخته شده برای افزایش طول عمر، این تیم توانست سرعت رونویسی را در گونه های مختلف از جمله موش کاهش دهد. جهش‌های ژنتیکی که رونویسی نامرتب را معکوس کردند، همچنین طول عمر کرم‌ها و مگس‌های میوه را افزایش دادند و توانایی سلول‌های انسانی برای تقسیم و رشد را افزایش دادند.

مشخصه جدید پیری به سختی برای آزمایش انسانی آماده است. اما "این یک منطقه واقعاً اساسی جدید برای درک چگونگی و چرایی پیری ما را باز می کند." گفت: دکتر لیندسی وو در UNSW سیدنی که در این مطالعه شرکت نداشت.

ویرایشگر ژنتیک

تبدیل طرح ژنتیکی ما به پروتئین یک فرآیند دو مرحله ای است.

ابتدا، چهار حرف DNA - A، T، C و G - به RNA رونویسی می شوند. همچنین RNA از چهار حرف تشکیل شده است و اساساً نت‌های مولکولی هستند که می‌توانند از فضای محدود DNA عبور کنند تا پیام‌ها را به کارخانه پروتئین‌سازی سلول برسانند. در آنجا RNA به زبان پروتئین ها ترجمه می شود.

اولین مرحله - تبدیل DNA به RNA - سخت تر از آن چیزی است که به نظر می رسد. برای حفظ فضا، DNA محکم به دور گروهی از پروتئین ها به نام هیستون پیچیده می شود، مانند بیکن در اطراف هشت ساقه مارچوبه. این به طور موثر اطلاعات ژنتیکی را "پنهان" می کند و خواندن را برای سلول غیرممکن می کند.

برای باز کردن DNA و آماده سازی آن برای رونویسی، یک دهکده کامل از کمک کنندگان پروتئین لازم است. اما این ستاره Pol II (RNA پلیمراز II) است، یک چند مجتمع غول پیکر که در امتداد یک رشته DNA حرکت می کند و به آن کمک می کند تا به نسخه اولیه RNA تبدیل شود، که به درستی پیش RNA نامیده می شود.

مانند یک جمله واژه‌ای، پیش‌RNA در توالی‌های پیتی‌تر برای ساختن پروتئین‌ها کپی می‌شود، فرآیندی که به آن پیرایش می‌گویند. Pol II کل فرآیند را نادیده می گیرد و مطمئن می شود که صدها هزار RNA به طور کامل ساخته شده اند.

با این حال، با افزایش سن، این روند کاهش می یابد. هیچ کس دلیل آن را نفهمیده است.

مطالعه جدید پرسید: چرا به ستاره نمایش رونویسی توجه نکنیم؟

پوشا گونه

رمزگشایی نشانه های پیری با یک مانع همراه است: یک سرب بالقوه ممکن است فقط برای یک گونه مرتبط باشد.

مطالعه جدید با بررسی پنج گونه به طور مستقیم به این مشکل پرداخت. آنها با استفاده از تکنیکی به نام توالی یابی RNA، سرعت Pol II را هنگام فرود DNA سلول های کرم، مگس میوه، موش، موش صحرایی و انسان در سنین مختلف ثبت کردند. نمونه های انسانی بین 21 تا 70 سال سن داشتند، همراه با دو رده سلولی کشت شده "جاودانه".

برای یک دید جامع تر، تیم نمونه هایی را از چندین اندام از جمله مغز، کبد، کلیه ها و خون آزمایش کردند.

نتایج به عنوان یک شگفتی بازگشت. اگرچه هر گونه "امضای سرعت" Pol II مخصوص به خود را داشت، روند یکسان بود: نظرسنجی II با افزایش سن در هر بافتی که مورد بررسی قرار گرفت، در بین گونه ها سرعت گرفت. ژن یا بافت دقیق مهم نبود. تغییرات مربوط به سن تقریباً 200 ژن مختلف را در گونه های مختلف پوشش می دهد. به‌جای تغییر موضعی، به نظر می‌رسید که افزایش سرعت Pol II یک نشانگر جهانی پیری باشد.

با سرعت، با این حال، خطاها آمد. اتصال - که پیش RNA ها را ویرایش می کند - به سرعت Pol II نیاز دارد تا در منطقه Goldilocks باشد. نویسندگان توضیح دادند که افزایش سرعت خطر ترجمه های بد را افزایش می دهد، که در مطالعات قبلی «با افزایش سن و طول عمر کوتاه مرتبط بوده است».

آنها گفتند: "افزایش سرعت Pol II می تواند منجر به خطاهای رونویسی بیشتر شود، زیرا ظرفیت تصحیح Pol II به چالش کشیده شده است."

برگرداندن ساعت

اگر Pol II در بیش از حد به پیری کمک می کند، آیا می توانیم آن را کاهش دهیم و به نوبه خود با پیری مبارزه کنیم؟

در یک آزمایش، تیم دو درمان شناخته شده برای به تاخیر انداختن پیری را مورد استفاده قرار دادند: مهار سیگنال دهی انسولین و محدودیت کالری. در کرم‌ها، مگس‌ها و موش‌ها، اختلال ژنتیکی در مسیر سنجش انسولین، سرعت Pol II را کاهش داد. قرار دادن موش ها در رژیم غذایی در اوایل بزرگسالی و میانسالی - اما نه در سنین پیری - همچنین بر روی Pol II ضربه زد.

آزمایش دیگری در مورد سوال نهایی انجام شد: آیا شتاب Pol II باعث پیری می شود؟ در اینجا، تیم انبوهی از کرم‌ها و مگس‌های میوه دستکاری شده ژنتیکی را ردیابی کردند که دارای جهش‌هایی بودند که سرعت Pol II آنها را کاهش می‌داد. در مقایسه با غیر جهش یافته ها، هر دو سویه مهندسی شده طول عمر خود را 10 تا 20 درصد افزایش دادند.

با این حال، وقتی تیم از CRISPR-Cas9 برای معکوس کردن جهش‌های Pol II در کرم‌ها استفاده کرد، طول عمر آن‌ها کوتاه شد و با همتایان نوع وحشی مطابقت داشت. نویسندگان توضیح دادند که به نظر می رسد Pol II دلیلی برای پیری است.

چرا؟

با حفاری عمیق‌تر در ماشین‌های رونویسی، تیم یک پاسخ پیدا کرد. به یاد داشته باشید: DNA در بسته های بیکن-مارچوبه پیچیده شده است که به طور علمی به عنوان نوکلئوزوم شناخته می شود. با مقایسه سلول‌های ورید ناف انسان و سلول‌های ریه، تیم دریافتند که با افزایش سن سلول‌ها، بسته‌ها به آرامی باز می‌شوند و از هم می‌پاشند. این امر لغزش Pol II روی یک رشته DNA را بسیار آسان‌تر می‌کند و به نوبه خود باعث افزایش سرعت رونویسی می‌شود.

این تیم با آزمایش بیشتر نظریه خود، به طور ژنتیکی دو نوع پروتئین هیستون - قسمت مارچوبه بسته نوکلئوزومی - را وارد کردند تا نوکلئوزوم های بیشتری را در سلول های انسانی در ظروف پتری تشکیل دهند. این به نوبه خود باعث ایجاد دست اندازهای سرعت اضافی برای Pol II و کاهش سرعت آن شد.

کار کرد. سلول های دارای پروتئین هیستون اضافی شانس کمتری برای تبدیل شدن به سلول های پیر زامبی داشتند. در مگس‌های میوه، یک مدل محبوب برای تحقیقات طول عمر، این تغییر ژنتیکی باعث افزایش طول عمر آن‌ها شد.

اگرچه هنوز خیلی زود است، اما نتایج خبر بسیار خوبی برای دنبال کردن یک کلاس جدید از داروهای ضد پیری است. Pol II به طور گسترده در درمان سرطان مورد بررسی قرار گرفته است، با داروهای متعددی که قبلاً آزمایش و تایید شده اند، که شانس استفاده مجدد از داروها را برای تحقیقات طول عمر فراهم می کند.

تیم تحقیقاتی می‌گوید: «داده‌های ارائه‌شده در اینجا یک مکانیسم مولکولی را نشان می‌دهد که به پیری کمک می‌کند و به عنوان وسیله‌ای برای ارزیابی وفاداری ماشین‌های سلولی در طول پیری و بیماری عمل می‌کند.»

تصویر های اعتباری: دیوید بوشنل، کن وستور و راجر کورنبرگ، گالری تصاویر دانشگاه استنفورد/NIH

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://singularityhub.com/2023/04/18/this-longevity-study-across-5-species-found-a-new-pathway-to-reverse-aging/