Гены, определяющие временные циклы формирования органов в процессе развития организма , управляют также и временными циклами старения и смерти, и убедительно свидетельствуют о наличии биологического часового механизма старения, сообщают Йельские исследователи в журнале Science.
Сравнение генов C. elegans и генов человека;
mir-125 - ген человека, аналогичный гену lin-4 у C. elegans.
“Хотя продолжительность жизни широко варьируется от вида к виду, существуют общие для всех организмов генетические аспекты процессов развития и старения,” говорит Франк Слак (Frank Slack), адъюнкт-профессор кафедры Молекулярной, Клеточной и Эволюционной
Биологии Йельского Университета и ведущий соавтор статьи в Science. “Мы исследовали простой, но генетически хорошо-изученный организм - C. elegans червя - и обнаружили у него гены, непосредственно определяющие продолжительность жизни. Люди также имеет подобные гены, и они являются практически идентичны найденым у червей.”
Микро-РНК lin-4 и связанный с управлением временными циклами развития организма ген lin-14, которым управляет эта микро-РНК, затрагивают
сценарии клеточного развития на очень специфичных стадиях. Группа Слака установила, что мутации этих генов изменяют как временные циклы различных стадий развития червя, так и продолжительность его жизни. Организм C. elegans - одна из главных моделей для изучения генетики старения, и превосходный предиктор генов, которые регулируют также и старение млекопитающих.
Эффекты удаления или сверхэкспрессии микроРНК lin-4 на продолжительности жизни C. elegans. Кривые выживания показывают что утрата lin-4 (синяя кривая) уменьшает продолжительность жизни (50 % от контрольной (черная кривая)), в то время как увеличение lin-4 (красная кривая) увеличивает продолжительность жизни (120 % от контрольной).
Для изучения функций этих генов, исследователи вырастили червей-мутантов по
обоим из них. Продолжительность жизни животных с мутацией "потери функции" lin-4 была значительно короче, чем у контрольных, позволяя предположить, что lin-4 предохраняет организм от преждевременной смерти. И наоборот, сверхэкспрессия lin-4 приводила к более длинной продолжительности жизни. Ученые также установили, что мутация "потери функции" lin-14 - цели гена lin-4, - дала противоположный эффект (в сравнении с мутацией "потери функции" lin-4)
— на 31 процент более длинную продолжительность жизни.
Старые черви-мутанты с "потерей функции" lin-4 (справа) демонстрируют преждевременную экспрессию маркера старения (аутофлюоресценция липофусцина), по сравнению с животными дикого типа (слева) такого же возраста
Слак считает, что полученные его командой результаты - убедительное доказательство существования “внутренних биологических часов”, которые отсчитывают наряду с ходом нормального развития органа
и ход старения всего организма . В окончательных результатах продемонстрировано, что программы развития организма, регулируемые этими генами, модулируются с участием инсулина, что демонстрирует ведущую роль метаболизма инсулина в старении.
“Эволюция сохранила эту микро-РНК и людям, что наводит на заманчивую мысль попытаться воспроизвести полученные результаты на человеке, включая изучение роли этих генов в болезнях старения,” говорит Слак. В настоящее время полным ходом идет работа по идентифиции других
микро-РНК-регуляторов и их целевых генов, устанавливаются пути их функционирования; проверяются их функции у мышей и исследуется вопрос: изменяется ли их активность у людей при различных болезнях старения.