Reglarea genelor poate fi cheia unei vieți mai lungi

Cercetătorii au descoperit că organismele cu viață lungă prezintă adesea o expresie ridicată a genelor implicate în repararea ADN-ului, transportul ARN și reglarea scheletului celular și o expresie scăzută a genelor implicate în inflamație și consumul de energie.

Cercetătorii de la Universitatea din Rochester, interesați de genetica longevității, propun noi ținte pentru tulburările anti-îmbătrânire și legate de vârstă.

Mamiferele care îmbătrânesc cu ritmuri foarte diferite au fost create de selecția naturală. De exemplu, șobolanii alunițe goi pot trăi până la 41 de ani, ceea ce reprezintă de 10 ori durata de viață a șobolanilor și a altor rozătoare de dimensiuni similare.

Ce cauzează longevitatea? Un element crucial al puzzle-ului, conform unui studiu recent realizat de biologi de la Universitatea din Rochester, Se găsește în mecanismele care controlează expresia genelor.

Vera Gorbunova, Doris Jones Cherry Profesor de Biologie și Medicină, Andrei Siluanov, primul autor al publicației, Jane Long Lu, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Gorbunova, și alți cercetători au analizat genele legate de longevitate într-o lucrare recentă publicată în metabolismul celular.

Descoperirile lor au indicat că două mecanisme de reglementare care controlează expresia genelor, cunoscute sub numele de rețele circadiene și rețele pluripotente, sunt esențiale pentru longevitate. Descoperirile sunt importante pentru înțelegerea modului în care apare longevitatea, precum și pentru furnizarea de noi ținte pentru tulburările anti-îmbătrânire și legate de vârstă.

Când au comparat modelele de expresie a genelor a 26 de specii cu vârste variate, biologii de la Universitatea din Rochester au descoperit că proprietățile diferitelor gene au fost controlate de rețele circadiene sau rețele de pluripotență. Credit: ilustrația Universității din Rochester / Julia Joshby

Compararea genelor longevității

Cu o durată de viață maximă variind de la 2 ani (șorici) la 41 de ani (șobolani aluniță goi), cercetătorii au analizat modelele de expresie genetică a 26 de specii de mamifere. Ei au descoperit mii de gene care au fost asociate pozitiv sau negativ cu longevitatea și au fost legate de durata maximă de viață a speciei.

Ei au descoperit că speciile cu viață lungă au avut tendința de a avea o expresie mai scăzută a genelor implicate în metabolismul energetic și inflamația. și expresia ridicată a genelor implicate în[{” attribute=””>DNA repair, RNA transport, and organization of cellular skeleton (or microtubules). Previous research by Gorbunova and Seluanov has shown that features such as more efficient DNA repair and a weaker inflammatory response are characteristic of mammals with long lifespans.

The opposite was true for short-lived species, which tended to have high expression of genes involved in energy metabolism and inflammation and low expression of genes involved in DNA repair, RNA transport, and microtubule organization.

Two pillars of longevity

When the researchers analyzed the mechanisms that regulate the expression of these genes, they found two major systems at play. The negative lifespan genes—those involved in energy metabolism and inflammation—are controlled by circadian networks. That is, their expression is limited to a particular time of day, which may help limit the overall expression of the genes in long-lived species.

This means we can exercise at least some control over the negative lifespan genes.

“To live longer, we have to maintain healthy sleep schedules and avoid exposure to light at night as it may increase the expression of the negative lifespan genes,” Gorbunova says.

On the other hand, positive lifespan genes—those involved in DNA repair, RNA transport, and microtubules—are controlled by what is called the pluripotency network. The pluripotency network is involved in reprogramming somatic cells—any cells that are not reproductive cells—into embryonic cells, which can more readily rejuvenate and regenerate, by repackaging DNA that becomes disorganized as we age.

“We discovered that evolution has activated the pluripotency network to achieve a longer lifespan,” Gorbunova says.

The pluripotency network and its relationship to positive lifespan genes is, therefore “an important finding for understanding how longevity evolves,” Seluanov says. “Furthermore, it can pave the way for new antiaging interventions that activate the key positive lifespan genes. We would expect that successful antiaging interventions would include increasing the expression of the positive lifespan genes and decreasing the expression of negative lifespan genes.”

Reference: “Comparative transcriptomics reveals circadian and pluripotency networks as two pillars of longevity regulation” by J. Yuyang Lu, Matthew Simon, Yang Zhao, Julia Ablaeva, Nancy Corson, Yongwook Choi, KayLene Y.H. Yamada, Nicholas J. Schork, Wendy R. Hood, Geoffrey E. Hill, Richard A. Miller, Andrei Seluanov and Vera Gorbunova, 16 May 2022, Cell Metabolism.
DOI: 10.1016/j.cmet.2022.04.011

The study was funded by the National Institute on Aging.