Science

Die Genregulation könnte der Schlüssel zu einem längeren Leben sein

DNA Genetics Evolution Artist
Written by admin

Künstlerisches Konzept der Evolution der DNA-Genetik

Die Forscher fanden heraus, dass langlebige Organismen häufig eine hohe Expression von Genen aufweisen, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und der Organisation des Zellskeletts beteiligt sind, und eine geringe Expression von Genen, die an Entzündungen und Energieverbrauch beteiligt sind.

Forscher der University of Rochester, die sich für Langlebigkeitsgenetik interessieren, schlagen neue Ziele vor, um das Altern und altersbedingte Störungen zu bekämpfen.

Säugetiere, die sehr unterschiedlich schnell altern, wurden durch natürliche Auslese geschaffen. Nackte Maulwürfe können beispielsweise bis zu 41 Jahre alt werden, was mehr als zehnmal länger ist als Mäuse und andere ähnlich große Nagetiere.

Was bewirkt eine längere Lebensdauer? Ein entscheidender Bestandteil des Puzzles, so eine aktuelle Studie von Biologen aus Universität Rochester, es findet sich in den Mechanismen, die die Genexpression kontrollieren.

Vera Gorbunova, Doris Johns Cherrys Professorin für Biologie und Medizin, Andrei Seluanov, der Erstautor der Veröffentlichung, Jinlong Lu, ein Postdoktorand in Gorbunovas Labor, und andere Forscher untersuchten in einer kürzlich veröffentlichten Arbeit Gene, die mit Langlebigkeit in Verbindung stehen Zellstoffwechsel.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass zwei regulatorische Mechanismen, die die Genexpression steuern, bekannt als zirkadiane und pluripotente Netzwerke, entscheidend für die Langlebigkeit sind. Die Ergebnisse sind wichtig, um zu verstehen, wie sich Langlebigkeit manifestiert, und um neue Ziele zur Bekämpfung des Alterns und altersbedingter Störungen bereitzustellen.

Langlebige und kurzlebige Artenkarte

Durch den Vergleich der Genexpressionsmuster von 26 Arten mit unterschiedlicher Lebensdauer fanden Biologen der University of Rochester heraus, dass die Eigenschaften der verschiedenen Gene durch zirkadiane oder pluripotente Netzwerke gesteuert werden. Bildnachweis: Illustration der University of Rochester / Julia Joshpe

Vergleich der Langlebigkeitsgene

Mit einer maximalen Lebensdauer von zwei Jahren (Spitzmäuse) bis 41 Jahren (Nacktmulle) analysierten die Forscher die Genexpressionsmuster von 26 Säugetierarten. Sie entdeckten Tausende von Genen, die positiv oder negativ mit der Langlebigkeit korrelierten und mit der maximalen Lebensdauer einer Art in Verbindung standen.

Sie fanden heraus, dass langlebige Arten dazu neigen, eine geringe Expression von Genen zu haben, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind; und hohe Expression der beteiligten Gene[{” 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. 

About the author

admin

Leave a Comment