تحقیقات روی ۵ حیوان برای کاهش سرعت پیر شدن

طبق مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شد، به نظر می‌رسد پیری فرآیندهای سلولی را در پنج نوع بسیار متفاوت زندگی (انسان، مگس میوه، موش، موش و کرم) تحت تأثیر قرار می‌دهد. این یافته‌ها می‌تواند به توضیح عواملی که باعث پیر شدن می‌شود و پیشنهادهایی برای چگونگی معکوس کردن آن کمک کند.

لیندسی وو، بیوشیمیست در UNSW سیدنی در استرالیا، می‌گوید: “این یک حوزه واقعاً بنیادی جدید برای درک چگونگی و چرایی پیری ما باز می‌کند.”

با افزایش سن حیوانات، انواع فرآیندهای مولکولی درون سلول‌ها کمتر قابل اعتماد می‌شوند. جهش‌های ژنی بیشتر می‌شوند و انتهای کروموزوم‌ها جدا می‌شوند و کوتاه‌تر می‌شوند.
آندریاس بیر، زیست‌شناس محاسباتی در دانشگاه کلن در آلمان، می‌گوید: “بسیاری از مطالعات اثرات پیری را بر بیان ژن مورد بررسی قرار داده‌اند، اما تعداد کمی بررسی کرده‌اند که چگونه بر رونویسی تأثیر می‌گذارد. فرآیندی که در آن اطلاعات ژنتیکی از یک رشته DNA طرح‌واره به مولکول‌های RNA کپی می‌شود.”

کپی بی دقت در زمینه کاهش سرعت پیر شدن

برای پی بردن به این موضوع، بیر و همکارانش تغییرات رونویسی گسترده ژنومی را در پنج موجود زنده مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند: کرم نماتد، مگس میوه، موش، موش صحرایی و انسان، در سنین مختلف بالغ. محققان اندازه‌گیری کردند که پیر شدن چگونه سرعت حرکت آنزیمی که رونویسی را انجام می‌دهد، RNA پلیمراز II (Pol II)، در طول رشته DNA هنگام کپی کردن RNA تغییر می‌دهد.
آنها دریافتند که به طور متوسط، Pol II با افزایش سن سریعتر می شود، اما در هر پنج گروه، دقیق تر و مستعد خطاتر می شود. بیر می گوید: “ما شاهد عدم تطابق بیشتر بین اطلاعات خوانده شده و ژنوم مرجع بودیم.”

تحقیقات قبلی نشان داده بود که محدود کردن رژیم غذایی و مهار سیگنال‌دهی انسولین می‌تواند پیر شدن را در بسیاری از حیوانات به تاخیر بیندازد و طول عمر را افزایش دهد. بنابراین محققان سپس بررسی کردند که آیا این اقدامات بر سرعت Pol II تأثیری دارد یا خیر.
در کرم‌ها، موش‌ها و مگس‌های میوه که دارای جهش در ژن‌های سیگنال‌دهنده انسولین بودند، Pol II با سرعت کمتری حرکت کرد. این آنزیم همچنین در موش هایی که رژیم غذایی کم کالری داشتند، کندتر حرکت می کرد.

اما سوال نهایی این بود که آیا تغییرات در سرعت Pol II بر طول عمر تاثیر می گذارد یا خیر. بیر و تیمش بقای مگس‌های میوه و کرم‌هایی را که حامل جهشی بودند و سرعت Pol II را کاهش می‌داد، پیگیری کردند. این حیوانات 10 تا 20 درصد بیشتر از همتایان غیر جهش یافته خود عمر کردند. هنگامی که محققان از ویرایش ژن برای معکوس کردن جهش در کرم ها استفاده کردند، طول عمر حیوانات کوتاه شد.

بالا بردن سرعت

محققان متعجب بودند که آیا شتاب Pol II را می‌توان با تغییرات ساختاری در نحوه بسته‌بندی DNA درون سلول‌ها توضیح داد. برای به حداقل رساندن فضایی که اشغال می‌کنند، رشته‌های وسیعی از اطلاعات ژنتیکی در اطراف پروتئین‌هایی به نام هیستون‌ها به بسته‌هایی به نام نوکلئوزوم پیچیده می‌شوند.
با تجزیه و تحلیل سلول‌های ریه انسان و سلول‌های ورید ناف، محققان دریافتند که سلول‌های پیر حاوی نوکلئوزوم‌های کمتری هستند و مسیر Pol II را برای حرکت سریع‌تر هموار می‌کنند.
هنگامی که تیم بیان هیستون ها را در سلول ها تقویت کرد، Pol II با سرعت کمتری حرکت کرد. در مگس‌های میوه، سطوح بالای هیستون به نظر می‌رسید که طول عمر آنها را افزایش دهد.

کالین سلمان، که پیری پستانداران را در دانشگاه گلاسکو، بریتانیا مطالعه می‌کند، می‌گوید: “این مطالعه «یک کار واقعاً هیجان‌انگیز» است که نشان می‌دهد چگونه مکانیسم‌های پیری در گونه‌های مرتبط با هم سازگار است.”
همچنین راه را برای کشف اینکه چگونه Pol II می تواند هدفی برای داروهایی باشد که روند پیر شدن را کند می کنند باز می کند. تغییرات در فرآیند رونویسی Pol II در بسیاری از بیماری‌ها، از جمله انواع مختلف سرطان دخیل بوده است، و طیف وسیعی از داروها ساخته شده‌اند که Pol II و مولکول‌هایی را که آن را تسهیل می‌کنند، هدف قرار می‌دهند.
سلمان می‌گوید: “ممکن است فرصت‌هایی برای استفاده مجدد از برخی از این داروها برای بررسی اثرات آنها بر پیری وجود داشته باشد.”