Студија на моделу C. elegans показује да равнотежа мРНК у ћелијама утиче на животни век

Зашто неки људи живе дуже од других? Гени у нашој ДНК су важни у избегавању болести и одржавању општег здравља, али разлике у секвенци генома објашњавају мање од 30% природних варијација у људском животном веку.

Испитивање ефеката старења на молекуларном нивоу могло би да расветли варијације у животном веку, али прикупљање података брзином, обимом и квалитетом потребним за проучавање овога код људи је немогуће. Зато се истраживачи окрећу црвима (Caenorhabditis elegans). Људи имају много биолошких сличности са овим малим створењима, која такође имају велике природне варијације у животном веку.

Истраживачи у Центру за геномску регулацију (CRG) пратили су хиљаде генетски идентичних црва у контролисаном окружењу. Чак и када су исхрана, температура и изложеност предаторима и патогенима били исти за све црве, многи од њих су наставили да живе дуже или краће од просека.

Студија је пратила узрок ове варијације у променама у нивоима иРНК у ћелијама герминативне линије (ћелије укључене у репродукцију) и соматским ћелијама (ћелије које формирају тело). Равнотежа иРНК између ова два типа ћелија се временом нарушава или „раздваја“, што узрокује да неке особе старе брже од других. Резултати су објављени у часопису Cell.

Студија је такође открила да обим и брзину процеса раздвајања регулише група од најмање 40 различитих гена. Ови гени играју много различитих улога у телу, од метаболизма до неуроендокриног система. Али ова студија је прва која показује да сви они међусобно делују како би неки појединци живели дуже од других.

Искључивање неких гена је повећало животни век црва, док га је искључивање других скратило. Ови резултати указују на изненађујућу могућност: природне разлике у старењу код црва могу одражавати случајност у активности многих различитих гена, што чини да изгледа као да су појединци били подвргнути искључивању многих различитих гена.

„Да ли ће црв живети 8 или 20 дана зависи од наизглед случајних разлика у активности ових гена. Неки црви изгледа имају среће што имају прави скуп гена активираних у право време“, каже др Матијас Едер, први аутор рада и истраживач у Центру за геномску регулацију.

Уклањање три гена — aexr-1, nlp-28 и mak-1 — имало је посебно драматичан ефекат на варијације животног века, смањујући распон са око 8 дана на само 4. Уместо да се животи свих јединки продуже равномерно, уклањање било ког од ових гена значајно је повећало животни век краткоживућих црва, док је животни век најдуговечнијих црва остао практично непромењен.

Истраживачи су приметили исте ефекте на животни век, период живота проведен у здрављу, а не само у физичком животу. Уклањање само једног од гена било је довољно да несразмерно побољша здраво старење код црва са кратким животним веком.

„Овде се не ради о стварању бесмртних црва, већ о томе да процес старења учинимо праведнијим него што је сада. У суштини радимо оно што лекари раде – узимамо црве који би умрли раније од својих вршњака и чинимо их здравијим, помажући им да живе ближе свом максималном потенцијалном животном веку. Али то радимо циљајући основне биолошке механизме старења, уместо да само лечимо болесне јединке. Ово у суштини чини популацију уједначенијом и дужеживећом“, рекао је др Ник Страуструп, виши аутор студије и вођа тима у Центру за геномску регулацију.

Студија не објашњава зашто онемогућавање гена изгледа не утиче негативно на здравље црва.

„Неколико гена може да интерагује како би обезбедило уграђену редундантност након одређеног узраста. Такође је могуће да гени нису потребни појединцима који живе у безбедном, удобном окружењу, попут лабораторије. У суровим условима дивљине, ови гени могу бити критичнији за преживљавање. Ово су само неке од радних теорија“, каже др Едер.

Истраживачи су до својих открића дошли развијајући метод који мери молекуле РНК у различитим ћелијама и ткивима, комбинујући га са „Машином животног века“, уређајем који прати цео живот хиљада нематода одједном. Црви живе у петријевој шољи унутар машине, испод ока скенера.

Уређај снима нематоде једном на сат, прикупљајући мноштво података о њиховом понашању. Истраживачи планирају да направе сличну машину за проучавање молекуларних узрока старења код мишева, чија биологија више подсећа на људску.