Ang isang pag-aaral sa isang modelo ng C. elegans ay nagpapakita na ang balanse ng mga mRNA sa mga cell ay nakakaapekto sa habang-buhay

Bakit ang ilang mga tao ay nabubuhay nang mas mahaba kaysa sa iba? Ang mga gene sa ating DNA ay mahalaga sa pagtulong sa atin na maiwasan ang sakit at mapanatili ang pangkalahatang kalusugan, ngunit ang mga pagkakaiba sa pagkakasunud-sunod ng genome ay nagpapaliwanag ng mas mababa sa 30% ng natural na pagkakaiba-iba sa haba ng buhay ng tao.

Ang pagsisiyasat sa mga epekto ng pagtanda sa antas ng molekular ay maaaring magbigay ng liwanag sa mga pagkakaiba-iba sa habang-buhay, ngunit ang pagkolekta ng data sa bilis, sukat, at kalidad na kailangan upang pag-aralan ito sa mga tao ay imposible. Kaya ang mga mananaliksik ay nagiging bulate (Caenorhabditis elegans). Ang mga tao ay may maraming biological na pagkakatulad sa mga maliliit na nilalang na ito, na mayroon ding malaking natural na pagkakaiba-iba sa habang-buhay.

Sinusubaybayan ng mga mananaliksik sa Center for Genomic Regulation (CRG) ang libu-libong genetically identical worm sa isang kinokontrol na kapaligiran. Kahit na ang diyeta, temperatura, at pagkakalantad sa mga mandaragit at pathogen ay pareho para sa lahat ng mga worm, marami sa kanila ang patuloy na nabubuhay nang mas mahaba o mas maikli kaysa sa karaniwan.

Sinusubaybayan ng pag-aaral ang ugat ng pagkakaiba-iba na ito sa mga pagbabago sa mga antas ng mRNA sa mga germline cell (mga cell na kasangkot sa reproduction) at mga somatic cell (mga cell na bumubuo sa katawan). Ang balanse ng mRNA sa pagitan ng dalawang uri ng cell na ito ay nagiging disrupted, o "uncoupled," sa paglipas ng panahon, na nagiging sanhi ng ilang mga indibidwal na tumanda nang mas mabilis kaysa sa iba. Ang mga natuklasan ay inilathala sa journal Cell.

Nalaman din ng pag-aaral na ang lawak at bilis ng proseso ng decoupling ay kinokontrol ng isang grupo ng hindi bababa sa 40 iba't ibang mga gene. Ang mga gene na ito ay gumaganap ng maraming iba't ibang mga tungkulin sa katawan, mula sa metabolismo hanggang sa neuroendocrine system. Ngunit ang pag-aaral ang unang nagpakita na lahat sila ay nakikipag-ugnayan upang maging sanhi ng ilang indibidwal na mabuhay nang mas matagal kaysa sa iba.

Ang pag-off ng ilang mga gene ay nagpapataas ng habang-buhay ng mga worm, habang ang pag-off ng iba ay nagpaikli nito. Ang mga resultang ito ay nagmumungkahi ng isang nakakagulat na posibilidad: ang mga likas na pagkakaiba sa pagtanda sa mga worm ay maaaring magpakita ng randomness sa aktibidad ng maraming iba't ibang mga gene, na nagpapalabas na ang mga indibidwal ay sumailalim sa pagkakaroon ng maraming iba't ibang mga gene na naka-off.

"Kung ang isang uod ay nabubuhay hanggang 8 o 20 araw ay nakasalalay sa tila random na mga pagkakaiba sa aktibidad ng mga gene na ito. Ang ilang mga worm ay tila mapalad lamang na mayroon silang tamang hanay ng mga gene na na-activate sa tamang oras," sabi ni Dr Matthias Eder, unang may-akda ng papel at isang mananaliksik sa Center for Genomic Regulation.

Ang pag-knock out ng tatlong gene—aexr-1, nlp-28, at mak-1—ay nagkaroon ng partikular na kapansin-pansing epekto sa pagkakaiba-iba ng habang-buhay, na binabawasan ang saklaw mula sa humigit-kumulang 8 araw hanggang 4 lamang. Sa halip na pahabain ang buhay ng lahat ng indibidwal nang pantay, ang pag-alis ng alinman sa mga gene na ito ay makabuluhang nagpapataas ng habang-buhay ng mga panandaliang worm, habang ang pinakamahabang worm ay nananatiling hindi nabubuhay.

Naobserbahan ng mga mananaliksik ang parehong mga epekto sa tagal ng kalusugan, ang panahon ng buhay na ginugol sa kalusugan sa halip na pisikal na buhay lamang. Ang pag-knock out lamang ng isa sa mga gene ay sapat na upang hindi maayos na mapabuti ang malusog na pagtanda sa mga worm na may mababang tagal ng kalusugan.

"Ito ay hindi tungkol sa paggawa ng mga walang kamatayang bulate, ito ay tungkol sa paggawa ng proseso ng pagtanda na mas patas kaysa ngayon. Talagang ginagawa namin ang ginagawa ng mga doktor - ang pagkuha ng mga bulate na mas maagang mamamatay kaysa sa kanilang mga kapantay at gawing mas malusog ang mga ito, na tinutulungan silang mamuhay nang mas malapit sa kanilang pinakamataas na potensyal na habang-buhay. Ngunit ginagawa namin iyon sa pamamagitan ng pag-target sa pinagbabatayan na biological na mekanismo ng populasyon at sa halip na ito ay nagiging mas magkakatulad ang mga indibidwal na mekanismo ng pag-iipon at sa halip na gumamot sa populasyon. mas matagal ang buhay," sabi ni Dr. Nick Stroustrup, senior author ng pag-aaral at pinuno ng pangkat sa Center for Genomic Regulation.

Hindi tinutugunan ng pag-aaral kung bakit ang hindi pagpapagana ng mga gene ay tila hindi negatibong nakakaapekto sa kalusugan ng mga uod.

"Ang ilang mga gene ay maaaring makipag-ugnayan upang magbigay ng built-in na redundancy pagkatapos ng isang tiyak na edad. Maaaring ang mga gene ay hindi rin kailangan ng mga indibidwal na naninirahan sa isang ligtas, malambot na kapaligiran, tulad ng isang laboratoryo. Sa malupit na mga kondisyon ng ligaw, ang mga gene na ito ay maaaring maging mas kritikal sa kaligtasan ng buhay. Ito ay ilan lamang sa mga gumaganang teorya," sabi ni Dr. Eder.

Ginawa ng mga mananaliksik ang kanilang mga natuklasan sa pamamagitan ng pagbuo ng isang paraan na sumusukat sa mga molekula ng RNA sa iba't ibang mga selula at tisyu, na pinagsama ito sa "Lifespan Machine," isang aparato na sumusubaybay sa buong buhay ng libu-libong nematode nang sabay-sabay. Ang mga uod ay nakatira sa isang petri dish sa loob ng makina, sa ilalim ng mata ng scanner.

Kinukuha ng device ang mga nematode isang beses sa isang oras, nangongolekta ng maraming data sa kanilang pag-uugali. Plano ng mga mananaliksik na lumikha ng isang katulad na makina upang pag-aralan ang mga molekular na sanhi ng pagtanda sa mga daga, na ang biology ay mas malapit na kahawig ng sa mga tao.