Генная регуляция может быть ключом к увеличению продолжительности жизни

Исследователи обнаружили, что у долгоживущих организмов часто наблюдается высокая экспрессия генов, участвующих в репарации ДНК, транспорте РНК и регуляции клеточного скелета, и низкая экспрессия генов, участвующих в воспалении и потреблении энергии.

Исследователи из Рочестерского университета, интересующиеся генетикой долголетия, предлагают новые мишени для борьбы со старением и возрастными расстройствами.

Млекопитающие, стареющие с совершенно разной скоростью, были созданы естественным отбором. Например, голые землекопы могут жить до 41 года, что в 10 раз превышает продолжительность жизни крыс и других грызунов аналогичного размера.

Что является причиной долголетия? Важнейший элемент головоломки, согласно недавнему исследованию биологов из Университет Рочестера, Он обнаружен в механизмах, которые контролируют экспрессию генов.

Вера Горбунова, Дорис Джонс Черри, профессор биологии и медицины, Андрей Силуанов, первый автор публикации, Джейн Лонг Лу, постдокторский научный сотрудник лаборатории Горбуновой, и другие исследователи рассмотрели гены, связанные с долголетием, в недавней статье, опубликованной в клеточный метаболизм.

Их результаты показали, что два регуляторных механизма, которые контролируют экспрессию генов, известные как циркадные сети и плюрипотентные сети, необходимы для долголетия. Открытия важны для понимания того, как возникает долголетие, а также для обеспечения новых целей для омолаживающих и связанных с возрастом расстройств.

При сравнении паттернов экспрессии генов у 26 видов разного возраста биологи из Университета Рочестера обнаружили, что свойства разных генов контролируются циркадными сетями или сетями плюрипотентности. Предоставлено: иллюстрация Университета Рочестера / Джулия Джошби.

Сравнение генов долголетия

При максимальной продолжительности жизни от 2 лет (землеройки) до 41 года (голые землекопы) исследователи проанализировали паттерны экспрессии генов 26 видов млекопитающих. Они обнаружили тысячи генов, положительно или отрицательно связанных с долголетием и максимальной продолжительностью жизни вида.

Они обнаружили, что долгоживущие виды, как правило, имеют более низкую экспрессию генов, участвующих в энергетическом обмене и воспалении. высокая экспрессия генов, участвующих в[{» 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.