Eine neue Studie verstärkt und stärkt die Verbindungen, die Wissenschaftler dazu gebracht haben, die "Transposon-Theorie des Alterns" vorzuschlagen.
"Bisher gab es Assoziationen und Vorschläge, die für uns alle einen Sinn ergeben, aber der Unterschied in der Wissenschaft besteht darin, dass Sie die Daten benötigen, um Ihre Meinung zu bestätigen."
Transposons sind Schurkenelemente der DNA, die sich in alternden Zellen freisetzen und sich an anderer Stelle im Genom neu schreiben, was möglicherweise ein lebensverkürzendes Chaos in den genetischen Strukturen von Geweben schafft.
Wenn Zellen älter werden, haben frühere Studien gezeigt, dass eine fest gewickelte Heterochromatin-Umhüllung, die typischerweise Transposons einsperrt, lockerer wird, wodurch sie aus ihren Positionen in Chromosomen herausrutschen und sich zu neuen bewegen können, wodurch die normale Zellfunktion gestört wird. Inzwischen haben Wissenschaftler gezeigt, dass potenziell verwandte Interventionen wie die Einschränkung der Kalorienzufuhr oder die Manipulation bestimmter Gene die Lebensspanne von Labortieren nachweislich verlängern können.
"In diesem Bericht ist der große Schritt nach vorn in der Möglichkeit einer echten kausalen Beziehung", sagt Stephen Helfand, Professor für Biologie an der Brown University und Senior Autor einer neuen Studie in der Proceedings of the National Academy of Sciences. "Bisher gab es Assoziationen und Vorschläge, die für uns alle einen Sinn ergeben, aber der Unterschied in der Wissenschaft besteht darin, dass Sie die Daten benötigen, um Ihre Meinung zu bestätigen."
Die Punkte verbinden
Die neuen Ergebnisse, die vom Fakultätsforscher Jason Wood angeführt wurden, stammen von mehreren Experimenten, die gründlich und direkt die Punkte zwischen schwächer werdendem Heterochromatin, erhöhter Transposonexpression, Alterung und Lebensdauer verbinden.
In einer Reihe von Experimenten fing das Team visuell transponierbare Elemente beim Springen in Fruchtfliegen im Alter ein. Sie fügten spezielle genetische Schnipsel in die Körperzellen ein, das Äquivalent menschlicher Leber- und Fettzellen in Fliegen, die hellgrün leuchten würden, wenn sich bestimmte transposierbare Elemente im Genom bewegen. Unter dem Mikroskop konnten die Wissenschaftler ein klares Muster erkennen, wie sich die leuchtenden "Fallen" bei der Alterung der Fliegen mehr und mehr entzündeten.
Die Zunahme der Transposonaktivität war nicht konstant, da die Fliegen älter wurden. "Fliegen erreichen ein bestimmtes Alter und dann nimmt es exponentiell ab", sagt Wood. Die Daten zeigen, dass der Zeitrahmen, in dem die transponierbare Elementaktivität tatsächlich zunimmt, eng mit der Zeit korreliert, in der die Fliegen zu sterben beginnen.
Mehrere Experimente in der Arbeit zeigen auch, dass eine Schlüsselintervention, die bereits bekannt ist, um die Lebensspanne zu verlängern, eine kalorienarme Diät, dramatisch den Beginn einer erhöhten Transposonaktivität verzögert.
Um die Verbindung zwischen der Transposonexpression und der Lebensspanne weiter zu erforschen, testete das Team die Auswirkungen der Manipulation von Genen, von denen bekannt ist, dass sie die Heterochromatinrepression verbessern, die nicht nur in Fliegen, sondern auch in Säugetieren gefunden werden. Zum Beispiel verlängerte die Erhöhung der Expression des Gens Su (var) 3-9, das zur Bildung von Heterochromatin beiträgt, die maximale Lebensdauer der Fliegen von 60 auf 80 Tage. Die Erhöhung der Expression eines Gens namens Dicer-2, das den kleinen RNA-Weg zur Unterdrückung von Transposons nutzt, trug ebenfalls signifikant zur Lebensdauer bei.
Schließlich zeigten sie, dass ein Anti-HIV-Medikament namens 3TC, das die Aktivierung von Transposons und ihre Bewegung in neue Positionen im Genom hemmt, eine gewisse Lebensdauer bei Fliegen wiederherstellen kann, die eine Mutation haben, die Dicer-2 deaktiviert.
Nächste Schritte
Für alle neuen Ergebnisse sagt Helfand, dass es noch nicht an der Zeit ist, offen zu erklären, dass Transposons eine Ursache für die gesundheitlichen Auswirkungen des Alterns sind. "Sie machen eine starke Geschichte", sagt er. "Wir fangen an, das Fleisch auf das Skelett zu legen."
Aber neue Experimente sind geplant. Zum Beispiel wird das Team die Expression transponierbarer Elemente absichtlich fördern, um zu sehen, ob dies Gesundheit und Lebensdauer untergräbt. Ein anderer Ansatz könnte darin bestehen, die leistungsfähige CRISPR-Gen-Editier-Technik zu verwenden, um die Fähigkeit transponierbarer Elemente, innerhalb des Genoms zu mobilisieren, spezifisch zu deaktivieren. Wenn diese Intervention die Lebenserwartung beeinflussen würde, wäre es auch eine Aussage, sagt Helfand.
Das Team entwickelt weiterhin Arzneimittelinterventionen in der Hoffnung, seine Wirksamkeit zu erhöhen und mehr über seine Sicherheit zu erfahren.
Brown führt auch ein neues Stipendium mit der New York University und der University of Rochester, um das Studium der Transposons im Alter weiter voranzutreiben.
Obwohl Transposons ein wichtiger Faktor für das Altern zu sein scheinen, sind Helfand und Wood wahrscheinlich nur Teil einer größeren Anzahl von Prozessen, die die Gesundheit im Laufe der Zeit untergraben. "Es gibt viele potenzielle Mechanismen, die den Alterungsprozess beeinflussen", sagt Wood. "Es sind viele Dinge im Gange, aber wir denken, das ist einer von ihnen."
Die National Institutes of Health und die American Federation for Aging Research finanzierten die Forschung.
Quelle: Brown University
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