Acest studiu de longevitate asupra a 5 specii a găsit o nouă cale de inversare a îmbătrânirii

Mașinile moleculare ale corpului nostru se defectează odată cu vârsta.

ADN-ul acumulează mutații. Capetele lor protectoare se erodează. Mitocondriile, fabrica de energie a celulei, se clătesc și se descompun. Sistemul imunitar se încurcă. Rezerva de celule stem se micșorează, în timp ce unele celule mature intră într-o stare asemănătoare unui zombi, aruncând substanțe chimice toxice în mediul lor.

Imaginea sună îngrozitor, dar nu toate sunt vești proaste. Îmbătrânirea este un puzzle complicat. Găsind piese individuale, oamenii de știință pot aduna o imagine completă a modului și de ce îmbătrânim – și pot crea noi modalități de a evita simptomele legate de vârstă.

A existat deja un oarecare succes. Senolitice - medicamente care ucid celulele zombie -sunt deja în studii clinice. Reprogramare parțială, care șterge identitatea unei celule și o revine la o stare asemănătoare celulelor stem, câștigă abur ca tratament alternativ promițător și este una dintre cele mai tari investiții de longevitate din Silicon Valley.

Un nou studiu in Natură a vânat o altă piesă a puzzle-ului îmbătrânit. La cinci specii de pe scara evolutivă - viermi, muște, șoareci, șobolani și oameni - echipa sa perfecționat într-un proces molecular critic care alimentează fiecare celulă din interiorul corpului și se degradează odată cu vârsta.

Procesul, numit transcripție, este primul pas în transformarea materialului nostru genetic în proteine. Aici, literele ADN sunt reproiectate într-un „mesager” numit ARN, care apoi transferă informațiile către alte părți ale celulei pentru a produce proteine.

Oamenii de știință au bănuit de multă vreme că transcripția poate merge prost odată cu îmbătrânirea, dar noul studiu oferă dovada că nu este, cu o răsucire. În toate cele cinci specii testate, pe măsură ce organismul creștea, procesul s-a accelerat surprinzător. Dar, ca și când încercați să tastați mai repede atunci când sunt legate la ochi, ratele de eroare au crescut.

Există o remediere. Folosind două intervenții cunoscute pentru a prelungi durata de viață, echipa a reușit să încetinească transcripția la mai multe specii, inclusiv la șoareci. Mutațiile genetice care au inversat transcripția neglijentă au prelungit, de asemenea, durata de viață la viermi și muștele fructelor și au sporit capacitatea celulelor umane de a se diviza și de a crește.

Noul semn distinctiv al îmbătrânirii este cu greu gata pentru testarea umană. Dar „deschide o nouă zonă fundamentală de înțelegere a modului și de ce îmbătrânim.” a spus Dr. Lindsay Wu de la UNSW Sydney, care nu a fost implicat în studiu.

Editorul genetic

Transformarea modelului nostru genetic în proteine ​​este un proces în două etape.

În primul rând, cele patru litere ale ADN-ului - A, T, C și G - sunt transcrise în ARN. De asemenea, alcătuit din patru litere, ARN-ul sunt note moleculare care pot aluneca prin spațiul închis al ADN-ului pentru a transmite mesaje către fabrica de producere a proteinelor celulei. Acolo, ARN-ul este tradus în limbajul proteinelor.

Primul pas - transformarea ADN-ului în ARN - este mai greu decât pare. Pentru a conserva spațiul, ADN-ul este strâns înfășurat în jurul unui grup de proteine ​​numite histone, cum ar fi slănina în jurul a opt tulpini de sparanghel. Acest lucru „ascunde” efectiv informațiile genetice, făcând imposibilă citirea celulei.

Este nevoie de un întreg sat de ajutoare de proteine ​​pentru a desface ADN-ul și a-l pregăti pentru transcriere. Dar steaua este Pol II (ARN polimeraza II), un multicomplex gigant care se mișcă de-a lungul unei catene de ADN, ajutându-l să se transforme într-o versiune timpurie a ARN, numită în mod adecvat pre-ARN.

Ca o propoziție pronunțată, pre-ARN-ul este apoi copiat în secvențe mai grozave pentru construirea proteinelor, un proces numit splicing. Pol II trece cu vederea întregul proces, asigurându-se că sute de mii de ARN sunt realizate perfect.

Cu toate acestea, pe măsură ce îmbătrânim, procesul se degradează. Nimeni nu și-a dat seama de ce.

Noul studiu a întrebat: de ce să nu te concentrezi asupra vedetei emisiunii de transcriere?

Specie care se întinde

Descifrarea semnelor distinctive de îmbătrânire vine cu o piatră de poticnire: un potențial conducător poate fi relevant doar pentru o singură specie.

Noul studiu a abordat problema direct prin examinarea a cinci specii. Folosind o tehnică numită secvențiere ARN, ei au capturat viteza lui Pol II în timp ce se rostogolește în ADN-ul viermelor, muștei fructelor, șoarecilor, șobolanului și celulelor umane la diferite vârste. Probele umane au avut vârste cuprinse între 21 și 70 de ani, împreună cu două linii celulare cultivate „nemuritoare”.

Pentru o vedere și mai cuprinzătoare, echipa a testat mostre din mai multe organe, inclusiv creier, ficat, rinichi și sânge.

Rezultatele au revenit ca o surpriză. Deși fiecare specie avea propria „semnătură de viteză” Pol II, tendința a fost aceeași: Sondajul II a crescut cu viteză între specii cu vârsta în fiecare țesut examinat. Gena exactă sau țesutul nu a contat. Schimbarea legată de vârstă a acoperit aproximativ 200 de gene diferite la mai multe specii. Mai degrabă decât o schimbare locală, accelerarea Pol II părea a fi un indicator universal al îmbătrânirii.

Odată cu viteza, au venit însă și erori. Îmbinarea - care editează pre-ARN - necesită ca viteza Pol II să fie într-o zonă Goldilocks. Creșterea vitezei crește riscul traducerilor proaste, care în studiile anterioare „a fost asociat cu vârsta înaintată și cu durata de viață scurtă”, au explicat autorii.

„Vitezele crescute ale Pol II pot duce la mai multe erori de transcripție, deoarece capacitatea de corectare a lui Pol II este contestată”, au spus ei.

Întoarcerea ceasului înapoi

Dacă Pol II în overdrive contribuie la îmbătrânire, putem încetini acest lucru și, la rândul său, combate îmbătrânirea?

Într-un test, echipa a folosit două tratamente binecunoscute pentru întârzierea îmbătrânirii: inhibarea semnalizării insulinei și restricția calorică. La viermi, muște și șoareci, perturbarea genetică a căii de detectare a insulinei a încetinit ritmul Pol II. Punerea șoarecilor pe o dietă la vârsta adultă timpurie și la vârsta mijlocie – dar nu la bătrânețe – a făcut, de asemenea, frânarea Pol II.

Un alt test a perfecționat la întrebarea supremă: accelerația Pol II duce la îmbătrânire? Aici, echipa a urmărit o hoardă de viermi modificați genetic și muște de fructe care adăpostesc mutații care le reduc viteza Pol II. În comparație cu non-mutanții, ambele tulpini modificate și-au extins durata de viață cu 10 până la 20 la sută.

Când echipa a folosit CRISPR-Cas9 pentru a inversa mutațiile Pol II la viermi, totuși, durata lor de viață s-a scurtat și s-a egalat cu semenii de tip sălbatic. Se pare că Pol II este o cauză a îmbătrânirii, au explicat autorii.

De ce?

Săpănd mai adânc în mașina de transcriere, echipa a găsit un răspuns. Amintiți-vă: ADN-ul este învelit în mănunchiuri de slănină-sparaanghel, cunoscute științific ca nucleozomi. Comparând celulele venei ombilicale umane și celulele pulmonare, echipa a descoperit că, pe măsură ce celulele îmbătrânesc, fasciculele se desfășoară încet și se destramă. Acest lucru face mult mai ușor pentru Pol II să alunece pe o lanță de ADN, declanșând, la rândul său, o creștere a vitezei de transcripție.

Testând în continuare teoria lor, echipa a introdus genetic două tipuri de proteine ​​histone - partea de sparanghel a pachetului de nucleozomi - pentru a forma mai mulți nucleozomi în celulele umane în cutiile Petri. Acest lucru a creat, la rândul său, scăderi de viteză suplimentare pentru Pol II și a încetinit-o.

A mers. Celulele cu proteine ​​histone suplimentare au avut mai puține șanse de a deveni celule senescente zombie. La muștele de fructe, un model popular pentru cercetarea longevității, modificarea genetică le-a dat o creștere notabilă a duratei de viață.

Deși este încă foarte devreme, rezultatele sunt o veste excelentă pentru urmărirea potențială a unei noi clase de medicamente anti-îmbătrânire. Pol II a fost cercetat pe larg în terapia cancerului, cu mai multe medicamente deja testate și aprobate, oferind șansa de a reutiliza medicamentele pentru cercetarea longevității.

„Împreună, datele prezentate aici dezvăluie un mecanism molecular care contribuie la îmbătrânire și servesc ca mijloc de evaluare a fidelității mecanismului celular în timpul îmbătrânirii și bolii”, a spus echipa.

Credit imagine: David Bushnell, Ken Westover și Roger Kornberg, Universitatea Stanford/Galeria de imagini NIH

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Sursa: https://singularityhub.com/2023/04/18/this-longevity-study-across-5-species-found-a-new-pathway-to-reverse-aging/