Новое исследование выявило, что длина генов является центральным фактором процесса старения, причем длинные гены играют значительную роль как в ускорении, так и в замедлении старения. Это понимание смещает акцент с конкретных генов старения на более широкое влияние длины гена, открывая новые возможности для понимания и потенциального решения возрастных изменений и заболеваний.
Что заставляет наше тело стареть? Четыре дополнительных исследования, в том числе одно из Северо-западной медицины, пришли к одному и тому же выводу: длинные гены.
В новой статье ученые рассказывают о своих открытиях и о том, как они расширяют существующие знания о старении.
«Длинные гены, которые с возрастом становятся менее активными, могут быть основной причиной старения нашего тела», — сказал соавтор Томас Стогер, доцент кафедры легочной и интенсивной терапии в Северо-Западный университет Фейнберга и член Института долголетия Поточнак. «Наше открытие продвигает эту область, выявляя единственное явление, которое объединяет большинство существующих знаний о старении и делает это основное явление измеримым».
Длина гена и биологическое старение
Документ, в котором освещены общие выводы четырех международных исследовательских групп, был опубликован в журнале Тенденции в генетике 21 марта. Эти группы первыми пришли к выводу, что большинство аспектов биологического старения связаны с длиной генов.
Условия, которые, как известно, ускоряют старение, снижают активность длинных генов. Сюда входят курение, алкоголь, окислительный стресс и УФ-облучение. Условия, которые, как известно, замедляют старение, увеличивают активность длинных генов, например ограничение калорий. Кроме того, очень короткие или очень длинные гены кодируют клеточные процессы, которые, как известно, изменяются с возрастом, такие как образование клеточной энергии, синтез белка и передача нервных сигналов.
Связь между длинными генами и старением
«Регуляция генов — один из важнейших процессов жизни, и наши четыре исследования объясняют, почему активность длинных генов особенно меняется с возрастом», — сказал Штегер. «Помимо старения, мы показываем, что те же результаты наблюдаются у пациентов с болезнь Альцгеймера заболевание, возрастное заболевание. Наши результаты помогают нам переосмыслить причины нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Поскольку гены с нейронной функцией необычно длинные, мы предполагаем, что снижение активности клеток с длинными генами не позволяет производить достаточное количество биоматериалов для правильного поддержания нейронной функции».
Триггером старения является физическое явление, связанное с длиной генов, а не с конкретными задействованными генами или функцией этих генов, сообщают ученые. Первоначальные результаты были основаны на совокупности молекулярных данных, полученных от людей, мышей, крыс, рыбы-киллифиша, C. elegans, D. melanogaster, а также экспериментов на мышах. Ранее научные исследования были направлены на выявление конкретных генов, ответственных за старение. Этот новый взгляд отличается от преобладающих биологических подходов, изучающих влияние отдельных генов.
Повреждение ДНК и старение
У длинных генов просто больше потенциальных участков, которые могут быть повреждены. Ученые сравнивают это с поездкой: чем дольше поездка, тем больше вероятность, что что-то пойдет не так. А поскольку физиологическая роль некоторых типов клеток зависит от генов, которые длиннее, чем у других типов клеток, некоторые типы клеток с большей вероятностью будут подвержены влиянию ДНК повреждения, которые накапливаются с возрастом. Во время старения гены повреждаются, поскольку нити ДНК, содержащие гены, рвутся. Это мешает клеткам читать информацию и активировать информацию, содержащуюся в гене. Чем длиннее ген, тем больше вероятность того, что существует хотя бы один участок повреждения ДНК, который останавливает активацию гена.
Поскольку известно, что нервные клетки полагаются на особенно длинные гены и медленны или не делятся, они особенно восприимчивы к этому явлению. Многие гены, ответственные за потерю мозга во время старения и связанные с болезнью Альцгеймера, исключительно длинные. Дети, больные раком, излеченные с помощью химиотерапии, повреждающей ДНК, позже страдают от преждевременного старения, включая нейродегенерацию.
Ссылка: «Для длинных генов при старении время идет быстрее», Сурена Сохейли-Нежад, Ольга Ибаньес-Соле, Андер Изета, Ян Х. Дж. Хоймейкерс и Томас Стогер, 21 марта 2024 г., Тенденции в генетике.
DOI: 10.1016/j.tig.2024.01.009
Исследование Northwestern было поддержано грантом R00AG068544 Национального института старения США. Национальные институты здоровья.