Fra det neolitiske til det tidlige 19. århundrede overskred den gennemsnitlige menneskelige levetid ikke 30 år. Selv i det relativt nylige 1940 var forventet levealder i Sovjetunionen omkring 40 år og i de mest fordelagtige lande i Skandinavien - 60 år. Og først for nylig, takket være den hurtige udvikling af medicin, begyndte folk at leve så længe som aldrig før (de tænkte endda på den massive overgang ud over 100-årsmærket).
Men desværre betyder det at leve længe ikke at forblive stærk og sund. Og i dag har flertallet af gamle mennesker, der har nået fremskreden år, lidt af kroniske aldersrelaterede sygdomme i årtier, og sommetider drømmer om at forlade denne dødelige verden så hurtigt som muligt.
Forskere er stadig på udkig efter biologiske faktorer, der fører til celleskader over tid. Nu har forskere ved Harvard University opdaget en forbindelse mellem aldring og en af de vigtigste biologiske processer kendt som RNA-splejsning. Denne opdagelse kaster ikke kun lys over molekylmekanismens rolle i forlængelsen af livet, men antyder også muligheden for at indstille den til sund aldring.
"Det, der dræber neuroner i Alzheimers, er bestemt forskelligt fra årsagerne til hjerte-kar-sygdomme, men aldring er den vigtigste risikofaktor for alle disse sygdomme," sagde forfatter til seniorstudien William Mair. - Således er et af de største spørgsmål - er der et generelt princip i arbejdet med molekylære systemer, der tillader sådanne sygdomme at få fodfæste i organer?
For at forstå, hvordan aldring kan forstyrres af RNA-splejsning, er det først værd at huske på, hvordan proteinmolekyler syntetiseres, som er de vigtigste byggesten til celler i den menneskelige krop, og også regulerer organernes og vævs funktion. "Opskrifterne" til deres fremstilling er kodet i den genetiske kode og opbevares i kernen i hver celle, ligesom i et bibliotek.
Oprettelsen af et nyt protein begynder med det faktum, at på grundlag af en separat sektion af DNA - et gen, det såkaldte messenger-RNA er bygget, aminosyrerne, der er kodet i koden, samles til et protein.
Men gener, ligesom RNA-molekylerne, der er bygget på deres basis, indeholder ikke-kodende regioner, der skal udskæres under splejsning, før der begynder proteinsyntese.
Stabil produktion af RNA og proteiner er nøglen til at forblive ung og sund, så forskerne ønskede at vide, hvilken effekt ændringerne i splejsning, der uundgåeligt forekommer med alderen.
Salgsfremmende video:
Mayr og hans kolleger eksperimenterede med ascaris-ormen Caenorhabditis elegans, som er en traditionel og noget legendarisk modelorganisme inden for biologi. Dette er det første dyr, som genomet er dekodet for, og der er udarbejdet et komplet kort over nervesystemerne i nervesystemet. Derudover kan rundormen blive den første levende væsen, der rejser til Mars i den nærmeste fremtid. Det er vigtigt, at C. elegans har omtrent det samme antal gener som mennesker, så det bruges vidt i genetisk forskning.
"Ascaris er et fremragende emne til aldringsundersøgelser, fordi disse orme lever i kun tre uger, og i løbet af den tid viser de tydelige tegn på aldersrelateret visning," forklarer undersøgelsens første forfatter Caroline Heintz. "For eksempel mister de muskelmasse, deres reproduktionsfunktion falder, deres immunsystem forværres, og der vises endda rynker på deres hud."
Da ormecellerne er gennemsigtige, var forskerne i stand til at mærke individuelle gener med fluorescerende proteiner og i realtid observere, hvordan splejsningsprocessen ændrer sig, når rundormen ældes. Inden for fem dage kunne holdet ikke kun isolere individer i befolkningen, hvor splejsningen forblev på et normalt niveau længere end andre, men også præcist forudsige levetiden for hver orm baseret på dynamikken i disse ændringer.
”Dette er et rigtig interessant resultat, der antyder, at vi en dag muligvis kan bruge splejsning som biomarkør til at registrere tidlige tegn på aldring,” siger Heinz. Men ikke kun dette gjorde forskere glade, der var et andet vigtigt resultat.
Efterfølgende udviklede forskerne et system med fødevarebegrænsninger, som, som vist ved tidligere arbejde, kan forlænge ormen (og ikke kun). Som et resultat forblev processen med splejsning af rundorm konstant på det "ungdommelige" niveau og ændrede sig ikke med alderen.
I det sidste trin fokuserede teamet på et separat element i splejsningsprocessen kendt som splejsningsfaktor 1 (SFA-1). Det er en del af spliceosomet, en massiv molekylær struktur, der er direkte involveret i fjernelsen af ikke-kodende regioner af RNA. Det viste sig, at en stigning i niveauet af SFA-1 i celler forlænger ascaris-levetiden. Denne opdagelse er især vigtig, fordi et lignende element er til stede i splejsningsmekanismen hos mennesker.
”Disse fantastiske resultater indikerer, at ændret RNA-splejsning kan være et af de vigtigste tegn på aldringsprocessen,” siger Mayr. "Vores arbejde åbner et helt nyt forskningsområde, der kan hjælpe os med at forstå, hvordan vi kan forlænge livet og forblive sunde."
Mere information om amerikanske forskeres arbejde kan findes i en artikel offentliggjort i tidsskriftet Nature.