Od neolitu do počátku devatenáctého století průměrná délka života člověka nepřekročila 30 let. I v relativně nedávném roce 1940 byla průměrná délka života v SSSR asi 40 let a v nejpříznivějších zemích Skandinávie - 60 let. A teprve nedávno, díky rychlému vývoji medicíny, lidé začali žít tak dlouho, jako nikdy předtím (dokonce přemýšleli o masivním přechodu za hranicí 100 let).
Ale bohužel, dlouhodobý život neznamená zůstat silný a zdravý. A dnes, většina starých lidí, kteří dosáhli pokročilých let, trpěla chronickými chorobami spojenými s věkem po celá desetiletí, někdy sní o tom, že opustí tento smrtelný svět co nejdříve.
Vědci stále hledají biologické faktory, které časem vedou k poškození buněk. Nyní vědci na Harvardské univerzitě objevili souvislost mezi stárnutím a jedním z hlavních biologických procesů známých jako RNA sestřih. Tento objev nejen vrhá světlo na roli molekulárního mechanismu při prodlužování života, ale také naznačuje možnost jeho vyladění pro zdravé stárnutí.
"To, co zabíjí neurony v Alzheimerově chorobě, je rozhodně odlišné od příčin kardiovaskulárních chorob, ale stárnutí je hlavním rizikovým faktorem pro všechna tato onemocnění," uvedl autor starší studie William Mair. - Je tedy jedna z největších otázek - existuje v práci molekulárních systémů obecný princip, který umožňuje těmto nemocem získat oporu v orgánech?
Abychom pochopili, jak sestřih RNA může ovlivňovat stárnutí, je nejprve třeba si uvědomit, jak jsou syntetizovány proteinové molekuly, které jsou hlavními stavebními kameny buněk v lidském těle a také regulují fungování orgánů a tkání. "Recepty" pro jejich výrobu jsou kódovány v genetickém kódu a jsou uloženy v jádru každé buňky, jako v knihovně.
Vytvoření nového proteinu začíná skutečností, že na základě oddělené části DNA - genu, je vytvořena takzvaná messengerová RNA, aminokyseliny kódované v kódu jsou spojeny do proteinu.
Ale geny, stejně jako molekuly RNA postavené na jejich základě, obsahují nekódující oblasti, které musí být vyříznuty během sestřihu před zahájením syntézy proteinu.
Stabilní produkce RNA a proteinů je klíčem k tomu, aby zůstali mladí a zdraví, takže vědci chtěli vědět, jaký účinek mají změny ve spojování, ke kterým nevyhnutelně dochází s věkem.
Propagační video:
Mayr a jeho kolegové experimentovali s Caenorhabditis elegans roundworm, což je tradiční a poněkud legendární modelový organismus v biologii. Toto je první zvíře, pro které byl genom dekódován a byla vytvořena kompletní mapa neuronů nervového systému. Kromě toho se škrkavka může stát prvním živým tvorem, který v blízké budoucnosti cestuje na Mars. Je důležité, aby C. elegans měl přibližně stejný počet genů jako člověk, takže se široce používá v genetickém výzkumu.
„Ascaris je vynikajícím předmětem pro studium stárnutí, protože tito červi žijí pouze tři týdny a během této doby vykazují jasné známky vadnutí způsobeného věkem,“vysvětluje první autor studie Caroline Heintz. "Například ztratí svalovou hmotu, jejich reprodukční funkce se snižuje, zhoršuje se jejich imunitní systém a dokonce se na jejich kůži objevují vrásky."
Protože jsou buňky červů průhledné, vědci dokázali označit jednotlivé geny fluorescenčními proteiny a v reálném čase pozorovat, jak se proces sestřihu mění s věkem škrkavky. Během pěti dnů mohl tým nejen identifikovat jednotlivce v populaci, ve kterých sestřih zůstal na normální úrovni déle než ostatní, ale také přesně predikovat životnost každého červa na základě dynamiky těchto změn.
"Je to opravdu zajímavý výsledek, který naznačuje, že jednoho dne budeme moci použít sestřih jako biomarker k detekci časných známek stárnutí," říká Heinz. Ale nejen to udělalo vědcům radost, byl tu další důležitý výsledek.
Následně vědci vyvinuli systém dietních omezení, která, jak ukazuje předchozí práce, mohou prodloužit život červů (nejen). Výsledkem bylo, že proces sestřihávání škrků neustále zůstával na „mladistvé“úrovni a s věkem se nezměnil.
V posledním kroku se tým zaměřil na samostatný prvek procesu sestřihu známý jako faktor sestřihu 1 (SFA-1). Je součástí spliceosomu, masivní molekulární struktury, která je přímo zapojena do odstraňování nekódujících oblastí RNA. Ukázalo se, že zvýšení hladiny SFA-1 v buňkách prodlužuje život ascaris. Tento objev je obzvláště důležitý, protože podobný prvek je přítomen v sestřihovém mechanismu u lidí.
"Tyto úžasné výsledky naznačují, že změněné sestřihování RNA může být jedním z hlavních příznaků procesu stárnutí," říká Mayr. „Naše práce otevírá zcela novou oblast výzkumu, která nám může pomoci pochopit, jak prodloužit život a zůstat zdravý.“
Více informací o práci amerických vědců najdete v článku publikovaném v časopise Nature.