Prin modificarea câtorva gene cheie din ADN-ul unui război rotund, oamenii de știință au prelungit durata de viață a animalului cu aproximativ 500%.
Asta înseamnă un salt uriaș în viață: un vierme rotund mediu trăiește aproximativ trei-patru săptămâni. Dar atunci când sunt neîncărcate cu două gene specifice - DAF-2 și RSKS-1 - creaturile pot supraviețui câteva luni.
Oamenii de știință au legat aceste gene cu longevitatea cu ani în urmă, observând o creștere a duratei de viață a viermilor și a altor creaturi atunci când aceste gene sunt oprite. Cu toate acestea, rolul exact al genelor în procesul de îmbătrânire a rămas un mister.
Acum, cercetătorii au conectat punctele dintre aceste două gene și mitocondrii, micile puteri care funcționează celulele pe întregul corp. Mitocondriile încep să funcționeze defectuos pe măsură ce un organism îmbătrânește, însă reducerea la tăcere a DAF-2 și a RSKS-1 pare să întârzie această deteriorare și să extindă durata de viață - cel puțin în râmele rotunde, potrivit unui studiu publicat în 2019 în revista Cell Press.
Numai timpul va spune dacă remediul anti-îmbătrânire ar putea funcționa la mamifere, inclusiv la oameni.
Efectul Domino
Oamenii de știință și-au dat seama pentru prima dată de legătura dintre DAF-2 și îmbătrânire la începutul anilor 1990, când o echipă de cercetare a descoperit că viermi rotunzi trăiesc de două ori mai mult decât normal atunci când poartă o versiune mutată a genei. Descoperirea a început o nouă eră în studiul îmbătrânirii, una condusă de gene și de produsele secundare ale acestora.
"A fost ca un schimbător de jocuri în domeniu ... pentru că oamenii au început să creadă că o singură genă poate prelungi durata de viață", a declarat co-autor Pankaj Kapahi, profesor la Buck Institute for Research on Ageing din Novato, California. .
De-a lungul timpului, grupurile de cercetare au descoperit gene mai longevive, inclusiv RSKS-1, dar dovezi crescânde sugerează că aceste segmente speciale de cod genetic nu funcționează izolat. În schimb, ei se coordonează cu o echipă de alte gene și proteine pe care le ajută să se construiască, declanșând cascade de activitate celulară cunoscute sub numele de „căi de semnalizare”. Gândește-te căile de semnalizare ca rânduri de dominos - când un domino se răstoarnă, acesta cade în altul și declanșează o reacție complicată în lanț.
DAF-2 și RSKS-1 se așează fiecare în cadrul unei căi de semnalizare importante, respectiv: calea de semnalizare a insulinei, care ajută la controlul nivelului de zahăr din sânge și metabolismul, și calea TOR, care modifică modul în care celulele construiesc proteinele și astfel modul în care cresc și proliferează. Dar modul în care aceste căi se intersectează într-un organism îmbătrânit nu a fost cunoscut, Kapahi a spus.
Pentru a descoperi de unde provine acest efect anti-îmbătrânire, Kapahi și colegii săi au spionat pe celulele viermilor rotunzi mutanți, în care ambele gene au fost oprite. Folosind o tehnică numită „profilare polisomală”, echipa a putut urmări ce proteine construiau celulele la un moment dat. În timpul construcției de proteine, celulele pot folosi diferite mecanisme pentru a produce producția unei anumite proteine sau pentru a o forma înapoi. Echipa a descoperit că, în viermii mutanți, celulele au construit mult mai puține copii ale unei proteine numite „citocrom c” decât viermii normali.
Iată unde apar mitocondrii în imagine:
Citocromul c apare în membrana internă a mitocondriilor și ajută să treacă electroni încărcați negativ prin structura sa. Acest transfer de electroni de la proteine la proteine permite mitocondriilor să genereze combustibil - dar în viermi mutanți, apare un gol unde trebuie să fie citocromul c. Incapabil să producă combustibil la fel de eficient cum ar fi în mod normal, mitocondriile formează înapoi producția de energie și, în schimb, se concentrează pe repararea țesuturilor deteriorate.
Pe măsură ce depozitele de energie se încadrează, o enzimă sensibilă la combustibil numită AMPK intră în viteză mare, ajutând viermele să treacă la o formă mai eficientă de metabolism energetic. Acest lanț complex de evenimente produce în cele din urmă un război de viață lungă ale cărui celule rămân sănătoase și în mare parte lipsite de daune până la bătrânețe.
"Proteinele se deterioreaza odata cu varsta, si vedeti mai putine daune cu aceste cai inhibate", a spus Kapahi. În plus, cercetările sugerează că anumite țesuturi, cum ar fi cele din mușchi și creier, pot chiar să fie mai sănătoase, atâta timp cât aceste căi rămân înăbușite, a adăugat el.
De la viermi la oameni
În general, viermii mutanți au format din nou atât producția de proteine, cât și energia, în favoarea reparației celulelor îmbătrânite. Mai exact, lipsa de citocrom c în celulele reproducătoare ale animalelor a părut cheia acestui proces, au remarcat autorii. S-ar putea ca viermii să pună procesele legate de reproducere în așteptare, în timp ce în modul de consum redus de energie, au spus ei.
Organismele reacționează în mod similar atunci când sunt împinse în modul de înfometare - fără o nutriție adecvată, semnalele celulare spun organismului să-și ia un „timp” de la pregătirea pentru a produce urmași, a spus Kapahi. Această idee este susținută și de studiul anilor ’90 a râmelor vechi; În studiul respectiv, viermii mutanți au trăit de două ori mai mult decât viermii normali, dar au produs și cu aproximativ 20% mai puțini urmași.
Departe de a fi un proces pasiv, îmbătrânirea în râul rotund pare să implice o încurcătură dezordonată a căilor biologice care lucrează împreună pentru a regla metabolismul, construcția proteinelor și reproducerea potențială. Deși căile similare există la oameni, oamenii de știință încă nu știu dacă îmbătrânirea funcționează la fel în ambele organisme, a spus Kapahi. Dacă este ceva, îmbătrânirea la oameni se poate dovedi mai complexă.
„Conservarea nu este absolută și există diferențe importante în aceste căi dintre viermi și mamifere”, a declarat pentru Live Science într-un e-mail Dr. Joseph Avruch, profesor de medicină la Harvard Medical School și șef al unității de diabet la Spitalul General Massachusetts.
Deși modificarea semnalizării în insulină și căile TOR pare să extindă durata de viață a viermilor, nu este clar dacă oamenii ar avea același răspuns.
In cazul in care reteaua de gene identificate aici ... functioneaza in mod similar la mamifere, atunci interventiile farmacologice devin realizabile, Avruch a spus. Cu alte cuvinte, experimentele anti-îmbătrânire efectuate pentru prima dată la viermi trebuie să fie replicate la mamifere înainte ca oricine să știe dacă ar putea lucra la om.
Căile implicate în procesul de îmbătrânire „ar putea fi ceva foarte specific viermului”, a spus Kapahi. „Dar nu vom ști niciodată dacă nu ne punem aceste întrebări.”
