Что стоит за процессом старения нашего тела? Четыре взаимодополняющих исследования, в том числе одно, проведенное медицинской наукой Северо-Западного университета, пришли к общему выводу: дело в длинных генах.
В новой научной работе исследователи делятся своими открытиями и объясняют, как эти данные расширяют наше понимание процессов старения.
Мы обнаружили, что длинные гены, активность которых с возрастом уменьшается, могут быть ключевой причиной старения в наших телах", - говорит соавтор исследования Томас Стёгер, ассистент профессора медицинского факультета по пульмонологии и интенсивной терапии в Северо-Западном университете, который также является членом Института долголетия Потоцнак. "Это открытие связывает многие существующие знания о старении с одним явлением и позволяет нам измерить его.
Генная длина и биологическое старение
Исследование, подчеркивающее общие выводы четырех международных исследовательских групп, было опубликовано в журнале "Тренды в генетике" 21 марта. Эти группы первыми пришли к выводу, что большинство аспектов биологического старения связаны с длиной гена.
Условия, ускоряющие старение, такие как курение, алкоголь, оксидативный стресс и ультрафиолетовое излучение, уменьшают активность длинных генов. С другой стороны, условия, замедляющие старение, такие как ограничение калорийности, увеличивают активность длинных генов. Кроме того, очень короткие или очень длинные гены кодируют процессы в клетке, известные тем, что меняются с возрастом, такие как формирование клеточной энергии, синтез белка и передача нервных сигналов.
Связь между длинными генами и старением
Регуляция генов - один из самых центральных процессов жизни, и наши четыре исследования объясняют, почему в процессе старения меняется активность именно длинных генов", - говорит Стёгер. "Кроме того, мы показываем, что аналогичное явление наблюдается у пациентов с болезнью Альцгеймера, связанной с возрастом. Наши открытия заставляют нас по-новому взглянуть на причины нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Поскольку гены с нейронной функцией обычно очень длинные, мы предполагаем, что снижение активности длинных генов приводит к недостаточному производству биоматериалов для поддержания нейронной функции.
Триггером старения является физическое явление, связанное с длиной генов, а не с конкретными генами или их функциями, сообщают ученые. Это открытие основано на данных о молекулах от людей, мышей, крыс, рыбок нотобранхиус, C. elegans, D. melanogaster и экспериментах на мышах. Ранее научные исследования стремились выделить конкретные гены, ответственные за старение. Этот новый взгляд отличается от прежних биологических подходов, которые изучали влияние отдельных генов.
Повреждение ДНК и старение
Длинные гены просто имеют больше потенциальных мест, которые могут быть повреждены. Ученые сравнивают это с дорожным путешествием — чем длиннее поездка, тем больше вероятность, что что-то пойдет не так. Поскольку физиологические роли некоторых типов клеток зависят от генов, которые длиннее, чем у других типов клеток, некоторые типы клеток более подвержены воздействию накапливающегося с возрастом повреждения ДНК. Со временем гены повреждаются, поскольку нити ДНК, содержащие гены, разрываются. Это мешает клеткам считывать информацию, содержащуюся в гене, и активировать ее. Чем длиннее ген, тем выше вероятность, что хотя бы одно место повреждения ДНК существует и блокирует активацию гена.
Так как известно, что нейронные клетки зависят от особенно длинных генов и являются медленно или не делящимися, они особенно подвержены этому явлению. Многие гены, участвующие в потере мозга в процессе старения и связанные с болезнью Альцгеймера, исключительно длинны. Пациенты с детским раком, которых вылечили с помощью химиотерапии, повреждающей ДНК, позднее страдают от преждевременного старения, в том числе нейродегенерации.
"Время тикает быстрее для длинных генов в процессе старения", Сурена Сохейли-Нежад, Ольга Ибаньес-Соле, Андер Изета, Ян Х.Й. Хоеймейкерс и Томас Стёгер, 21 марта 2024 года, "Тренды в генетике".
DOI: 10.1016/j.tig.2024.01.009