MIT-Forscher entdecken neue Informationen über Anti-Aging-Gene

MIT-Forscher entdecken neue Informationen über Anti-Aging-Gene
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Anonim

Die Funktion des Gens kann mit dem Stoffwechsel in Hefe und höheren Organismen verknüpft sein

CAMBRIDGE, Mass. – MIT-Forscher berichten in der Ausgabe von Nature vom 17. Februar, dass ein Anti-Aging-Gen in Hefe ein Enzym ist. Dieses Enzym kann ganze Abschnitte des Erbguts aussch alten und so den Alterungsprozess des Organismus verlangsamen. Die Millionen-Dollar-Frage ist, ob das Gen Silent Information Regulator ein Faktor für die Langlebigkeit von Menschen ist.

Die Studie von Leonard P. Guarente, Professor für Biologie am MIT; Shin-ichiro Imai, Postdoktorand in Biologie; und Biologie-Doktoranden Christopher M.Armstrong und Matt Kaeberlein weisen auch auf einen Zusammenhang zwischen der Verlangsamung der Stoffwechselrate eines Organismus und der Verlangsamung seiner Alterung hin.

Ihre Ergebnisse könnten Aufschluss über separate Studien geben, die gezeigt haben, dass die Beschränkung der Kalorienaufnahme auf 70 Prozent der normalen Werte die Lebensdauer von Hefen, Regenwürmern, Mäusen und möglicherweise Primaten signifikant verlängert. „Dies ist der erste konkrete Hinweis darauf, dass (Genom-)Stummsch altung und Stoffwechsel zusammenhängen“, sagte Guarente.

Genau genommen entpuppt sich das SIR2 genannte Gen als Histon-Deacetylase – ein Enzym, das Proteine ​​aktiviert, die mit DNA in Chromosomen assoziiert sind. "Dies würde seine Fähigkeit erklären, ganze Abschnitte des Genoms zum Schweigen zu bringen" oder auszusch alten, sagte Guarente.

In jeder Zelle sind einige Gene aktiv oder eingesch altet, während andere stummgesch altet sind. Unsere Hautzellen zum Beispiel sind genetisch identisch mit Gehirnzellen, aber alle sind vor der Geburt so programmiert, dass sie bestimmte Gene exprimieren und andere nicht, ähnlich wie das Anschlagen verschiedener Tastenkombinationen auf einem Klavier zu unterschiedlichen Akkorden führt.

SIR2 kann feststellen, ob ganze Bereiche der genetischen "Tastatur" tabu sind. Dies wiederum könnte altersbedingte Probleme verhindern, die spät in der Lebensspanne eines Organismus auftreten, wie beispielsweise Genominstabilität und unangemessene Genexpression. Wenn Zellen altern, werden Gene, die immer ausgesch altet waren, manchmal aktiviert, was zu Problemen führt, die zum Zelltod führen können.

Guarente und Kollegen untersuchen SIR2 seit fast einem Jahrzehnt. Sie fanden heraus, dass Organismen wie Hefen, denen eine zusätzliche Kopie des SIR2-Gens gegeben wurde, eine längere Lebensdauer haben als diejenigen, die keine zusätzliche Kopie haben. Fehlt Hefe SIR2 ganz, verringert sich die Lebensdauer der Zellen.

EIN STOFFWECHSELVERBINDER

Die Forscher fanden auch heraus, dass SIR2 Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) benötigt, um aktiviert zu werden. NAD wird von allen Zellen hergestellt und ist ein Co-Enzym, das bei einigen Oxidations-Reduktions-Reaktionen hilft, Elektronen und Wasserstoff zu übertragen. (Antioxidantien in Lebensmitteln wurden mit niedrigeren Krebsraten und einer Verlangsamung des Alterungsprozesses in Verbindung gebracht.) „Obwohl NAD und NADH häufig Enzym-Co-Faktoren in Oxidations-/Reduktionsreaktionen sind, ist dies unseres Wissens nach das erste Beispiel, bei dem NAD eine bestimmte enzymatische Reaktion antreibt“, schrieben die Autoren.

"Die NAD-Verbindung kam aus heiterem Himmel, aber sie hat eine interessante Implikation: NAD könnte sehr wohl das Signal für den Stoffwechselstatus von Zellen sein", sagte Guarente. „Wenn ein Organismus nach Kalorien hungert, kann der NAD-Spiegel ansteigen. Mehr NAD bedeutet, dass SIR2 aktiviert wird, was Teile des Genoms zum Schweigen bringt und die Lebensdauer verlängert.“

Guarente spekulierte, dass SIR2 die NAD-Spiegel in der Zelle anzapft, um abzulesen, wie der Stoffwechsel funktioniert, und dann „entscheidet“, was mit der Stummsch altung zu tun ist. Wenn die NAD-Werte hoch sind, findet eine Stummsch altung statt.

Der nächste große Test wird darin bestehen, das Kalorienreduktionsexperiment an einer Population durchzuführen, in der das SIR2-Gen entfernt wurde. Wenn die Lebensdauer des Organismus nicht verlängert wird, würde dies auf eine starke Verbindung zwischen SIR2 und Kalorienreduktion hindeuten.

VON DER HEFE ZU MENSCHLICHEN ZELLEN

Guarente hat festgestellt, dass es Veränderungen im Nucleolus - einem Teil des Zellkerns - alternder Hefezellen gibt. Er hat herausgefunden, dass im Nukleolus älterer Zellen ein Teil des genetischen Materials der Zelle, ein kreisförmiges Stück ribosomaler DNA, von einem Chromosom abgeschnürt wird. Diese Spulen sammeln sich in der Zelle an, wodurch sie sich vergrößert und schließlich abstirbt.

SIR2 scheint dieses Phänomen zu reduzieren, indem es Abschnitte des Genoms stummsch altet.

SIR2-ähnliche Gene wurden in vielen Organismen identifiziert, von Bakterien bis hin zu Menschen. "Alle Untersuchungen führten uns zu diesem Gen", sagte Guarente. Der Schlüssel ist jetzt, herauszufinden, was das Gen tut und wie es genau funktioniert. Die Hoffnung ist, dass Forscher eines Tages in den Alterungsprozess des Menschen eingreifen und ihn möglicherweise hemmen können.

"Wenn wir SIR2 länger aktiv h alten können, könnten wir das Altern verlangsamen", sagte er.

Diese Arbeit wird von der Human Frontier Science Program Organization, den National Institutes of He alth, der Seaver Foundation, der Ellison Medical Foundation und dem Howard and Linda Stern Fund finanziert.

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