Štúdia na modeli C. elegans ukazuje, že rovnováha mRNA v bunkách ovplyvňuje dĺžku života

Prečo niektorí ľudia žijú dlhšie ako iní? Gény v našej DNA sú dôležité pre to, aby sme sa vyhli chorobám a udržali si celkové zdravie, ale rozdiely v sekvencii genómu vysvetľujú menej ako 30 % prirodzenej variácie v dĺžke ľudského života.

Skúmanie účinkov starnutia na molekulárnej úrovni by mohlo objasniť rozdiely v dĺžke života, ale zhromažďovanie údajov v takom rýchlom, rozsahu a kvalite, aké sú potrebné na štúdium tohto javu u ľudí, je nemožné. Preto sa výskumníci obracajú na červy (Caenorhabditis elegans). Ľudia majú s týmito malými tvormi mnoho biologických podobností, ktoré majú tiež veľké prirodzené rozdiely v dĺžke života.

Výskumníci z Centra pre genomickú reguláciu (CRG) monitorovali tisíce geneticky identických červov v kontrolovanom prostredí. Aj keď boli strava, teplota a vystavenie predátorom a patogénom pre všetky červy rovnaké, mnohé z nich naďalej žili dlhšie alebo kratšie ako je priemer.

Štúdia vysledovala hlavnú príčinu tejto variácie v zmenách hladín mRNA v zárodočných bunkách (bunkách zapojených do reprodukcie) a somatických bunkách (bunkách, ktoré tvoria telo). Rovnováha mRNA medzi týmito dvoma typmi buniek sa časom naruší alebo „oddelí“, čo spôsobuje, že niektorí jedinci starnú rýchlejšie ako iní. Zistenia sú publikované v časopise Cell.

Štúdia tiež zistila, že rozsah a rýchlosť procesu oddelenia je regulovaná skupinou najmenej 40 rôznych génov. Tieto gény hrajú v tele mnoho rôznych úloh, od metabolizmu až po neuroendokrinný systém. Táto štúdia však ako prvá ukazuje, že všetky interagujú a spôsobujú, že niektorí jedinci žijú dlhšie ako iní.

Vypnutie niektorých génov predĺžilo životnosť červov, zatiaľ čo vypnutie iných ju skrátilo. Tieto výsledky naznačujú prekvapivú možnosť: prirodzené rozdiely v starnutí u červov môžu odrážať náhodnosť v aktivite mnohých rôznych génov, čo naznačuje, že jednotlivci boli vystavení vypnutiu mnohých rôznych génov.

„Či červ žije 8 alebo 20 dní, závisí od zdanlivo náhodných rozdielov v aktivite týchto génov. Zdá sa, že niektoré červy majú len šťastie, že majú správnu sadu génov aktivovaných v správnom čase,“ hovorí Dr. Matthias Eder, prvý autor článku a výskumník v Centre pre genomickú reguláciu.

Vyradenie troch génov – aexr-1, nlp-28 a mak-1 – malo obzvlášť dramatický vplyv na variabilitu dĺžky života, pričom sa rozsah znížil z približne 8 dní na iba 4. Namiesto rovnomerného predĺženia života všetkých jedincov odstránenie ktoréhokoľvek z týchto génov významne predĺžilo životnosť krátko žijúcich červov, zatiaľ čo životnosť najdlhšie žijúcich červov zostala prakticky nezmenená.

Výskumníci pozorovali rovnaké účinky na dĺžku života v zdraví, teda na dobu strávenú v zdraví, a nie len vo fyzickom živote. Vyradenie len jedného z génov stačilo na neúmerné zlepšenie zdravého starnutia u červov s krátkou dĺžkou života.

„Nejde o vytvorenie nesmrteľných červov, ale o to, aby bol proces starnutia spravodlivejší, než je teraz. V podstate robíme to, čo robia lekári – berieme červy, ktoré by zomreli skôr ako ich rovesníci, a robíme ich zdravšími, čím im pomáhame žiť bližšie k ich maximálnej potenciálnej dĺžke života. Robíme to však zameraním sa na základné biologické mechanizmy starnutia, a nie len liečbou chorých jedincov. Vďaka tomu je populácia v podstate jednotnejšia a dlhšie žijúca,“ povedal Dr. Nick Stroustrup, hlavný autor štúdie a vedúci tímu v Centre pre genomickú reguláciu.

Štúdia sa nezaoberá tým, prečo sa zdá, že deaktivácia génov nemá negatívny vplyv na zdravie červov.

„Niekoľko génov môže interagovať, aby po určitom veku zabezpečilo vstavanú redundanciu. Je tiež možné, že gény nepotrebujú jedinci žijúci v bezpečnom a pohodlnom prostredí, ako je laboratórium. V drsných podmienkach divočiny môžu byť tieto gény pre prežitie dôležitejšie. Toto sú len niektoré z pracovných teórií,“ hovorí Dr. Eder.

Výskumníci dospeli k svojim objavom vývojom metódy, ktorá meria molekuly RNA v rôznych bunkách a tkanivách, a kombinovala ju so „Lifespan Machine“, zariadením, ktoré sleduje celý život tisícov háďatiek naraz. Červy žijú v Petriho miske vo vnútri stroja, pod okom skenera.

Zariadenie filmuje nematódy raz za hodinu a zhromažďuje množstvo údajov o ich správaní. Výskumníci plánujú vytvoriť podobný prístroj na štúdium molekulárnych príčin starnutia u myší, ktorých biológia sa viac podobá ľudskej.