Från det neolitiska till det tidiga nittonhundratalet överskred den genomsnittliga människors livslängd inte 30 år. Även under relativt nyligen 1940 var livslängden i Sovjetunionen cirka 40 år och i de mest gynnsamma länderna i Skandinavien - 60 år. Och först nyligen, tack vare den snabba utvecklingen av medicinen, började människor leva så länge som aldrig förr (de tänkte till och med på den massiva övergången utöver 100-årsmarkeringen).
Men, tyvärr, att leva länge betyder inte att hålla sig stark och frisk. Och idag har majoriteten av gamla människor som har nått ålder lidit av kroniska åldersrelaterade sjukdomar i årtionden, ibland drömmer om att lämna denna dödliga värld så snart som möjligt.
Forskare letar fortfarande efter biologiska faktorer som leder till cellskador över tid. Nu har forskare vid Harvard University upptäckt en koppling mellan åldrande och en av de viktigaste biologiska processerna som kallas RNA-skarvning. Denna upptäckt belyser inte bara molekylmekanismens roll i att förlänga livet, utan antyder också möjligheten att ställa in den för ett sundt åldrande.
"Det som dödar nervceller i Alzheimers sjukdom skiljer sig verkligen från orsakerna till hjärt- och kärlsjukdomar, men åldrande är den viktigaste riskfaktorn för alla dessa sjukdomar," säger den äldre studieförfattaren William Mair. - Således är en av de största frågorna - finns det en allmän princip i arbetet med molekylsystem som gör att sådana sjukdomar får fotfäste i organ?
För att förstå hur åldrande kan störas av RNA-skarvning är det först värt att komma ihåg hur proteinmolekyler syntetiseras, som är de viktigaste byggstenarna i celler i människokroppen, och reglerar också organens och vävnadernas funktion. "Recepten" för deras tillverkning är kodade i den genetiska koden och lagras i kärnan i varje cell, som i ett bibliotek.
Skapandet av ett nytt protein börjar med det faktum att på grundval av en separat sektion av DNA - en gen, den så kallade messenger RNA byggs, aminosyrorna kodade i koden samlas till ett protein.
Men gener, liksom RNA-molekylerna byggda på sin basis, innehåller icke-kodande regioner som måste skäras ut under skarvning innan proteinsyntes påbörjas.
Stabil produktion av RNA och proteiner är nyckeln till att förbli ung och frisk, så forskarna ville veta vilken effekt förändringarna i skarvning som oundvikligen inträffar med åldern.
Kampanjvideo:
Mayr och hans kollegor experimenterade med ascaris-ormen Caenorhabditis elegans, som är en traditionell och något legendarisk modellorganism inom biologi. Detta är det första djuret för vilket genomet har avkodats och en komplett karta över nervsystemet i nervsystemet har sammanställts. Dessutom kan rundormen bli den första levande varelsen som reser till Mars inom en snar framtid. Det är viktigt att C. elegans har ungefär samma antal gener som människor, så det används allmänt i genetisk forskning.
"Ascaris är ett utmärkt ämne för åldersstudier eftersom dessa maskar lever i bara tre veckor, och under den tiden visar de tydliga tecken på åldersrelaterad vissnande," förklarar studiens första författare Caroline Heintz. "Till exempel förlorar de muskelmassa, deras reproduktionsfunktion minskar, deras immunförsvar försämras och till och med rynkor uppträder på huden."
Eftersom maskcellerna är transparenta kunde forskarna märka enskilda gener med fluorescerande proteiner och i realtid observera hur skarvningsprocessen förändras när rundormen åldras. Inom fem dagar kunde teamet inte bara isolera individer i befolkningen där skarvningen förblev på en normal nivå längre än andra, utan också förutsäga exakt livslängden för varje mask baserat på dynamiken i dessa förändringar.
"Detta är ett riktigt intressant resultat som antyder att vi en dag kanske kan använda skarvning som biomarkör för att upptäcka tidiga tecken på åldrande," säger Heinz. Men inte bara detta gjorde forskare lyckliga, det var ytterligare ett viktigt resultat.
Därefter utvecklade forskarna ett system med kostbegränsningar, som, som visat av tidigare arbete, kan förlänga maskarnas livslängd (och inte bara). Som ett resultat förblev processen med skarvning av rundmaskar ständigt på "ungdomlig" nivå och förändrades inte med åldern.
I det sista steget fokuserade teamet på ett separat element i skarvningsprocessen känd som skarvfaktor 1 (SFA-1). Det är en del av spliceosomen, en massiv molekylstruktur som är direkt involverad i avlägsnandet av icke-kodande regioner av RNA. Det visade sig att en ökning av nivån av SFA-1 i celler förlänger livslängden på ascaris. Denna upptäckt är särskilt viktig eftersom ett liknande element finns i skarvningsmekanismen hos människor.
"Dessa fantastiska resultat indikerar att förändrad RNA-skarvning kan vara ett av de viktigaste tecknen på åldringsprocessen," säger Mayr. "Vårt arbete öppnar upp ett helt nytt forskningsområde som kan hjälpa oss att förstå hur vi kan förlänga livet och hålla oss friska."
Mer information om amerikanska forskares arbete finns i en artikel publicerad i tidskriften Nature.
