Старение может быть связано не столько с конкретными «генами старения», сколько с длиной гена. Многие изменения, связанные со старением, могут происходить из-за снижения экспрессии длинных генов, сообщают исследователи в статье, опубликованной 21 марта в журнале Trends in Genetics .
Снижение экспрессии (транскрипции РНК с ДНК) длинных генов с возрастом наблюдалось у широкого круга животных, от червей до человека, в различных типах клеток и тканей человека, а также у людей с нейродегенеративными заболеваниями. Эксперименты на мышах показывают, что это явление можно смягчить с помощью известных факторов, замедляющих старение, включая ограничения калорийности питания.
«Если вы спросите меня, основная ли это причина системного старения всего организма, то я отвечу, что нет», — говорит соавтор и молекулярный биолог Ян Хоймейкерс из Медицинского центра Университета Эразма в Роттердаме.
Авторы работают в четырех исследовательских группах из Испании, Нидерландов, Германии и США, причем каждая группа приходит к одним и тем же выводам, используя разные методы.
Старение связано с изменениями на молекулярном, клеточном, органном и системном уровнях — от изменения выработки белка до неоптимального клеточного метаболизма и нарушения тканевой архитектуры. Считается, что эти изменения происходят из-за повреждения ДНК в результате кумулятивного воздействия вредных агентов, таких как УФ-излучение или активные формы кислорода, образующиеся в результате нашего собственного метаболизма.
Хотя многие исследования старения были сосредоточены на конкретных генах , которые могут ускорять или замедлять старение, исследования того, какие именно гены более восприимчивы к старению, не выявили четкой закономерности с точки зрения функции генов. Вместо этого восприимчивость, по-видимому, связана с длиной генов.
«В течение долгого времени проблема старения была сосредоточена на генах, связанных со старением, но наше объяснение состоит в том, что оно гораздо более случайно — это физический феномен, связанный с длиной генов, а не с конкретными вовлеченными генами или функцией этих генов», — говорит соавтор Андер Изета из Научно-исследовательского института здравоохранения Биогипускоа.
По сути, старение сводится к случайности; длинные гены просто имеют больше потенциальных участков, которые могут быть повреждены. Исследователи сравнивают это с поездкой: чем дольше поездка, тем больше вероятность, что что-то пойдет не так.
А поскольку некоторые типы клеток склонны экспрессировать длинные гены больше, чем другие, эти клетки с большей вероятностью накапливают повреждения ДНК по мере старения.
Клетки, которые не делятся (или очень редко) делятся, также кажутся более восприимчивыми по сравнению с быстро реплицирующими клетками, поскольку долгоживущие клетки имеют больше времени для накопления повреждений ДНК и должны полагаться на механизмы репарации ДНК, чтобы исправить их, тогда как быстро делящиеся клетки имеют тенденцию быть недолговечным.
Поскольку известно, что нервные клетки экспрессируют особенно длинные гены, а также медленно делятся или не делятся вообще, они особенно восприимчивы к открытому и переоткрытому сегодня явлению, и исследователи подчеркивают связь между старением и нейродегенерацией.
Многие из генов, участвующих в предотвращении агрегации белков при болезни Альцгеймера, имеют исключительную длину, и педиатрические онкологические больные, которых вылечивают химиотерапией, повреждающей ДНК, позже страдают от преждевременного старения и нейродегенерации.
Авторы предполагают, что повреждение длинных генов может объяснить большинство особенностей старения, поскольку оно связано с известными ускорителями старения и потому что его можно смягчить с помощью известных методов борьбы со старением, таких как диетические ограничения (которые, как было показано, ограничивают повреждение ДНК).
«Множество различных факторов, которые, как известно, влияют на старение, по-видимому, приводят к такого рода регуляции, зависящей от длины, например, различные типы облучения, курение, алкоголь, диета и окислительный стресс», — говорит соавтор Томас Стогер из Северо-Западного университета.
Однако, хотя связь между снижением экспрессии длинных генов и старением сильна, причину (доказательства) еще предстоит продемонстрировать. «Конечно, никогда не знаешь, что появилось раньше: яйцо или курица, но мы видим тесную связь между этим явлением и многими известными признаками старения», — говорит Изета.
В будущих исследованиях ученые планируют продолжить анализ механизма возникновения этого явления и его эволюционных последствий, а также изучить его связь с нейродегенерацией.
Дополнительная информация: Время идет быстрее для длинных генов при старении, Тенденции в генетике (2024 г.). DOI: 10.1016/j.tig.2024.01.009