Forscher haben herausgefunden, dass langlebige Organismen häufig eine hohe Expression von Genen aufweisen, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und der Regulierung des Zellskeletts beteiligt sind, und eine geringe Expression von Genen, die an Entzündungen und Energieverbrauch beteiligt sind.
Forscher der University of Rochester, die an der Genetik der Langlebigkeit interessiert sind, schlagen neue Ziele für Anti-Aging und altersbedingte Erkrankungen vor.
Säugetiere, die mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten altern, wurden durch natürliche Selektion geschaffen. Zum Beispiel können Nacktmulle bis zu 41 Jahre alt werden, was der 10-fachen Lebensdauer von Ratten und anderen Nagetieren ähnlicher Größe entspricht.
Was verursacht Langlebigkeit? Ein entscheidendes Element des Puzzles, so eine aktuelle Studie von Biologen Universität Rochester, Es findet sich in den Mechanismen, die die Genexpression kontrollieren.
Vera Gorbunova, Doris Jones Cherry-Professorin für Biologie und Medizin, Andrei Siluanov, Erstautor der Veröffentlichung, Jane Long Lu, Postdoktorandin in Gorbunovas Labor, und andere Forscher untersuchten in einem kürzlich veröffentlichten Artikel Gene im Zusammenhang mit Langlebigkeit Zellstoffwechsel.
Ihre Ergebnisse deuteten darauf hin, dass zwei Regulationsmechanismen, die die Genexpression kontrollieren, bekannt als zirkadiane Netzwerke und pluripotente Netzwerke, für Langlebigkeit wesentlich sind. Die Entdeckungen sind wichtig, um zu verstehen, wie Langlebigkeit entsteht, und um neue Angriffspunkte für Anti-Aging- und altersbedingte Störungen bereitzustellen.
Beim Vergleich der Genexpressionsmuster von 26 Arten unterschiedlichen Alters stellten die Biologen der University of Rochester fest, dass die Eigenschaften verschiedener Gene von zirkadianen Netzwerken oder Pluripotenznetzwerken kontrolliert werden. Bildnachweis: Illustration der University of Rochester / Julia Joshby
Langlebigkeitsgene vergleichen
Mit einer maximalen Lebensdauer von 2 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 assoziiert und mit der maximalen Lebensdauer der Art in Verbindung gebracht wurden.
Sie fanden heraus, dass langlebige Arten tendenziell weniger Gene exprimieren, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind. und hohe Expression von beteiligten Genen[{“ 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.