Artikel zur Langlebigkeit

Zwei Genregulationssysteme könnten der Schlüssel zu einer längeren Lebensdauer sein

Diese Studie fand spezifische Merkmale von Genen, die mit der Langlebigkeit bei Säugetierarten mit längerer Lebensdauer zusammenhängen, darunter zwei regulatorische Netzwerke: das zirkadiane Netzwerk und das Pluripotenznetzwerk.
  • Forscher glauben, dass ein Schlüsselfaktor für die Langlebigkeit in zwei Mechanismen liegt, die die Genexpression regulieren – dem zirkadianen Netzwerk und dem Pluripotenznetzwerk. 

  • Diese Studie fand spezifische Merkmale von Genen, die mit der Langlebigkeit in 26 Säugetierarten mit unterschiedlicher maximaler Lebensspanne verbunden sind, einschließlich dieser beiden regulatorischen Netzwerke.

  • Langlebige Arten (wie Nacktmulle) wiesen eine geringere Expression von Genen auf, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind, und eine hohe Expression von Genen, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und der Organisation des Zellskeletts (oder der Mikrotubuli) beteiligt sind. Kurzlebige Arten zeigten das Gegenteil.

  • Bei der Analyse der Mechanismen, die die Expression dieser Gene regulieren, stellten sie fest, dass die negativen Gene, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind, durch zirkadiane Netzwerke gesteuert werden – das heißt, ihre Expression unterschied sich zu unterschiedlichen Tageszeiten, was bedeuten könnte, dass dies bei langlebigeren Arten der Fall sein könnte begrenzen die Gesamtexpression dieser negativen Gene. 

  • Die positiven Lebensspannengene (beteiligt an DNA-Reparatur, RNA-Transport und Mikrotubuli) wurden durch das Pluripotenznetzwerk kontrolliert. 

  • Das Pluripotenznetzwerk ist an der Umprogrammierung somatischer Zellen (Zellen, die keine Fortpflanzungszellen sind) in embryonale Zellen beteiligt, die sich leichter verjüngen und regenerieren können, indem sie DNA neu verpacken, die mit zunehmendem Alter desorganisiert wird.

  • Im Wesentlichen hat die Evolution das Pluripotenznetzwerk aktiviert, um bei diesen Säugetieren eine längere Lebensdauer zu erreichen.

  • Zukünftige Forschungen könnten neue Anti-Aging-Interventionen entwickeln, die die wichtigsten positiven Gene für die Lebensdauer aktivieren und gleichzeitig die negativen Gene herunterregulieren. 

Dieser Artikel wurde auf ScienceDaily.com veröffentlicht: 

Die natürliche Selektion hat Säugetiere hervorgebracht, die sehr unterschiedlich schnell altern. Nehmen wir zum Beispiel Nacktmulle und Mäuse; Erstere können bis zu 41 Jahre alt werden, fast zehnmal so lange wie Nagetiere ähnlicher Größe wie Mäuse.

Was ist für eine längere Lebensdauer verantwortlich? Einer neuen Forschung von Biologen der Universität Rochester zufolge liegt ein Schlüsselstück des Puzzles in den Mechanismen, die die Genexpression regulieren.

In einem Artikel veröffentlicht in Zellstoffwechsel, die Forscher, darunter Vera Gorbunova, Doris Johns Cherry-Professorin für Biologie und Medizin; Andrei Seluanov, Professor für Biologie und Medizin; und Jinlong Lu, ein Postdoktorand in Gorbunovas Labor und Erstautor der Arbeit, untersuchte Gene, die mit der Lebensdauer zusammenhängen. Ihre Forschung deckte spezifische Eigenschaften dieser Gene auf und zeigte, dass zwei Regulierungssysteme, die die Genexpression steuern – zirkadiane und pluripotenzielle Netzwerke – für die Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Die Ergebnisse haben Auswirkungen sowohl auf das Verständnis der Entwicklung der Langlebigkeit als auch auf die Bereitstellung neuer Angriffspunkte zur Bekämpfung des Alterns und altersbedingter Krankheiten.

Vergleich der Langlebigkeitsgene

Die Forscher verglichen die Genexpressionsmuster von 26 Säugetierarten mit unterschiedlicher maximaler Lebenserwartung, von zwei Jahren (Spitzmäuse) bis 41 Jahren (Nacktmulle). Sie identifizierten Tausende von Genen, die mit der maximalen Lebenserwartung einer Art in Zusammenhang stehen und entweder positiv oder negativ mit der Langlebigkeit korrelieren.

Sie fanden heraus, dass langlebige Arten tendenziell eine geringe Expression von Genen aufweisen, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind; und hohe Expression von Genen, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und der Organisation des Zellskeletts (oder Mikrotubuli) beteiligt sind. Frühere Untersuchungen von Gorbunova und Seluanov haben gezeigt, dass Merkmale wie eine effizientere DNA-Reparatur und eine schwächere Entzündungsreaktion charakteristisch für Säugetiere mit langer Lebensdauer sind.

Das Gegenteil galt für kurzlebige Arten, die tendenziell eine hohe Expression von Genen aufwiesen, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind, und eine niedrige Expression von Genen, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und der Mikrotubuli-Organisation beteiligt sind.

Zwei Säulen der Langlebigkeit

Als die Forscher die Mechanismen analysierten, die die Expression dieser Gene regulieren, stellten sie fest, dass zwei Hauptsysteme eine Rolle spielen. Die negativen Gene für die Lebensdauer – diejenigen, die am Energiestoffwechsel und an Entzündungen beteiligt sind – werden durch zirkadiane Netzwerke gesteuert. Das heißt, ihre Expression ist auf eine bestimmte Tageszeit beschränkt, was dazu beitragen kann, die Gesamtexpression der Gene bei langlebigen Arten einzuschränken.

Dies bedeutet, dass wir zumindest eine gewisse Kontrolle über die negativen Gene für die Lebensdauer ausüben können.

„Um länger zu leben, müssen wir einen gesunden Schlafrhythmus einhalten und es vermeiden, uns nachts dem Licht auszusetzen, da dies die Expression der negativen Lebensspanner-Gene verstärken kann“, sagt Gorbunova.

Andererseits werden positive Lebensspannengene – solche, die an der DNA-Reparatur, dem RNA-Transport und den Mikrotubuli beteiligt sind – durch das sogenannte Pluripotenznetzwerk kontrolliert. Das Pluripotenznetzwerk ist an der Umprogrammierung somatischer Zellen – aller Zellen, die keine Fortpflanzungszellen sind – in embryonale Zellen beteiligt, die sich leichter verjüngen und regenerieren können, indem sie DNA, die mit zunehmendem Alter desorganisiert wird, neu verpacken.

„Wir haben herausgefunden, dass die Evolution das Pluripotenznetzwerk aktiviert hat, um eine längere Lebensdauer zu erreichen“, sagt Gorbunova.

Das Pluripotenznetzwerk und seine Beziehung zu positiven Lebensspannengenen seien daher „eine wichtige Erkenntnis für das Verständnis, wie sich Langlebigkeit entwickelt“, sagt Seluanov. „Darüber hinaus kann es den Weg für neue Anti-Aging-Interventionen ebnen, die die wichtigsten positiven Lebensspannen-Gene aktivieren. Wir würden erwarten, dass erfolgreiche Anti-Aging-Interventionen eine Erhöhung der Expression der positiven Lebensspannen-Gene und eine Verringerung der Expression negativer Lebensspannen-Gene umfassen würden.“

Quelle der Geschichte:

Materialien zur Verfügung gestellt von Universität Rochester. Original geschrieben von Lindsey Valich. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und Länge bearbeitet werden.


Zeitschriftenreferenz:

  1. J. Yuyang Lu, Matthew Simon, Yang Zhao, Julia Ablaeva, Nancy Corson, Yongwook Choi, Kaylene YH Yamada, Nicholas J. Schork, Wendy R. Hood, Geoffrey E. Hill, Richard A. Miller, Andrei Seluanov, Vera Gorbunova. Vergleichende Transkriptomik zeigt, dass zirkadiane und Pluripotenznetzwerke zwei Säulen der Langlebigkeitsregulierung sind. Zellstoffwechsel, 2022; DOI: 10.1016/j.cmet.2022.04.011


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