Uvrštavanjem nekoliko ključnih gena u DNK okruglog crva, znanstvenici su produžili životni vijek životinje za oko 500%.
To je veliki skok u životu: prosječni okrugli crv živi oko tri do četiri tjedna. Ali ako se nebroje u dva specifična gena - DAF-2 i RSKS-1, bića mogu preživjeti nekoliko mjeseci.
Znanstvenici su povezali ove gene s dugovječnošću primjećujući porast životnog vijeka crva i drugih stvorenja kad su ti geni isključeni. Ipak, točna uloga gena u procesu starenja ostala je misterija.
Sada su istraživači povezali točke između ova dva gena i mitohondrije, sićušnih elektrana koje gorivim stanicama funkcioniraju u cijelom tijelu. Mitohondrije počinju da funkcioniraju kako organizam stari, ali šutnja DAF-2 i RSKS-1 čini se da odgađaju ovu štetu i produžuju životni vijek - barem kod okruglih crva, pokazalo je istraživanje objavljeno 2019. godine u časopisu Cell Press.
Samo će vrijeme pokazati može li lijek protiv starenja djelovati na sisavcima, uključujući i ljude.
Domino efekt
Znanstvenici su prvi put shvatili povezanost DAF-2 i starenja u ranim 1990-ima, kada je istraživački tim otkrio da okrugle crvi žive dvostruko duže nego normalno kada nose mutiranu verziju gena. Skok ovog otkrića započeo je novu eru u istraživanju starenja, koju pokreću geni i njihovi nusprodukti.
"Bilo je to kao izmjenjivač igara na terenu ... jer su ljudi počeli vjerovati da jedan gen može produljiti životni vijek", rekao je koautor Pankaj Kapahi, profesor sa Buck instituta za istraživanje starenja u Novatou u Kaliforniji za Live Science ,
Tijekom vremena, istraživačke skupine otkrile su više gena za dugovječnost, uključujući RSKS-1, ali sve veći dokazi sugeriraju da ovi posebni segmenti genetskog koda ne djeluju izolirano. Umjesto toga, oni koordiniraju s timom drugih gena i proteina koji pomažu u izgradnji, pokrećući kaskade stanične aktivnosti poznate kao "signalni putevi". Zamislite put signalizacije kao redove domina - kad se jedna domina sruši, ona padne u drugu i krene zamršena lančana reakcija.
DAF-2 i RSKS-1 nalaze se na važnom signalnom putu, odnosno: signalnom putu inzulina koji pomaže u kontroli razine šećera u krvi i metabolizmu, te na putu TOR, koji mijenja način na koji stanice grade proteine, a time i kako rastu i razmnožavaju se. No, kako se ovi putevi presijecaju u organizmu koji se stara, nije poznato, rekao je Kapahi.
Kako bi otkrili odakle dolazi ovaj efekt starenja, Kapahi i njegovi kolege špijunirali su stanice mutiranih okruglih crvi, u kojima su oba ova gena isključena. Pomoću tehnike koja se zove "polisomsko profiliranje", tim je mogao pratiti koji proteini ćelije se grade u bilo kojem trenutku. Tijekom izgradnje proteina, stanice mogu upotrebljavati razne mehanizme za pojačavanje proizvodnje određenog proteina ili za povratak natrag. Tim je otkrio da su u mutiranim crvima stanice izgradile mnogo manje kopija proteina nazvanih "citokrom c" nego normalni crvi.
Evo gdje mitohondrije ulaze u sliku:
Citokrom c pojavljuje se u unutarnjoj membrani mitohondrija i pomaže proći negativno nabijene elektrone kroz njegovu strukturu. Ovaj prijenos elektrona s proteina u protein omogućuje mitohondrijima da stvaraju gorivo - ali kod mutantnih crva pojavljuje se jaz gdje bi trebao biti citokrom c. Ne uspijevajući izvršiti gorivo jednako učinkovito kao što bi to uobičajeno činili, mitohondriji pokreću proizvodnju energije i umjesto toga se fokusiraju na popravak oštećenih tkiva.
Kako zalihe energije padaju, enzim osjetljiv na gorivo zvan AMPK ulazi u visoku brzinu, pomažući crvima da pređe na učinkovitiji oblik energetskog metabolizma. Ovaj složen lanac događaja u konačnici proizvodi dugovječnog okruglog crva čije stanice ostaju zdrave i uglavnom ne oštećuju dobro u starosti.
"Proteini se oštećuju s godinama, a vi vidite da manje oštećenja sa ovim putevima inhibira", rekao je Kapahi. Osim toga, istraživanje sugerira da određena tkiva, poput onih u mišićima i mozgu, mogu čak postati zdravija sve dok ovi putevi ostanu ukočeni, dodao je.
Od crva do ljudi
Sveukupno, mutirani crvi povukli su proizvodnju proteina i energije u korist popravljanja starenja. Autori su primijetili da je nedostatak citokroma c u reproduktivnim stanicama životinja ključan za ovaj postupak. Možda su crvi stavili procese povezane s reprodukcijom na čekanje dok su u režimu s niskom energijom, rekli su.
Organizmi reagiraju na sličan način kada su gurnuti u način gladovanja - bez odgovarajuće prehrane, stanični signali upućuju tijelu da oduzme "vrijeme" za pripremu za proizvodnju potomstva, rekao je Kapahi. Ovu ideju podržava i studija starih okruglih glista iz 1990-ih; U toj su studiji mutantni crvi živjeli dvostruko duže nego normalni crvi, ali su također stvorili oko 20% manje potomstva.
Daleko od pasivnog procesa, čini se da starenje u okruglom crvi uključuje neuredan zaplet bioloških puteva koji zajedno rade na regulaciji metabolizma, stvaranju proteina i potencijalnoj reprodukciji. Iako slični putevi postoje kod ljudi, znanstvenici još uvijek ne znaju funkcionira li starenje na isti način u oba organizma, rekao je Kapahi. Ako ništa drugo, starenje kod ljudi može se pokazati složenijim.
"Očuvanje nije apsolutno i važne razlike u tim putevima između glista i sisavaca postoje", rekao je dr. Joseph Avruch, profesor medicine na Harvard Medical School i šef odjeljenja za dijabetes u Općoj bolnici u Massachusettsu.
Iako se smanjuje signalizacija na putovima inzulina i TOR-a, produžava životni vijek crva, nejasno je hoće li ljudi imati isti odgovor.
"Ako ovdje utvrđena genska mreža ... djeluje slično kod sisavaca, tada će farmakološke intervencije postati izvedive", kazao je Avruch. Drugim riječima, pokusi protiv starenja koji su prvi put provedeni na crvama moraju se ponoviti na sisavcima prije nego što će itko znati može li uopće djelovati na ljudima.
Putovi koji su uključeni u proces starenja "mogli bi biti vrlo specifični za crva", rekao je Kapahi. "Ali nikada nećemo znati ako ne postavimo ta pitanja."
