תוכן עניינים:
2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
תפקודו של ג'ין עשוי להיות קשור לחילוף חומרים בשמרים ובאורגניזמים גבוהים יותר
CAMBRIDGE, מסצ'וסטס - חוקרי MIT מדווחים בגיליון 17 בפברואר של Nature שגן אנטי-אייג'ינג בשמרים הוא אנזים. אנזים זה יכול לכבות חלקים שלמים של הגנום, ולהאט את תהליך ההזדקנות של האורגניזם. שאלת מיליון הדולר היא האם הגן, Silent Information Regulator, הוא גורם אריכות ימים באנשים.
מחקר של לאונרד פ. גוארנטה, פרופסור לביולוגיה ב-MIT; Shin-ichiro Imai, פוסט דוקטורט בביולוגיה; וסטודנטים לתואר שני בביולוגיה כריסטופר מ.ארמסטרונג ומאט קברליין מצביעים גם על קשר בין האטת קצב חילוף החומרים של האורגניזם לבין האטת הזדקנותו.
התוצאות שלהם יכולות לשפוך אור על מחקרים נפרדים שהראו שהגבלת צריכת הקלוריות ל-70 אחוז מהרמות הרגילות מאריכה משמעותית את תוחלת החיים של שמרים, תולעי אדמה, עכברים ואולי גם פרימטים. "זוהי האינדיקציה הקונקרטית הראשונה לכך שהשתקה (גנום) וחילוף חומרים קשורים", אמר גוארנטה.
באופן ספציפי, הגן שנקרא SIR2 מתגלה כהיסטון דאצטילאז - אנזים המפעיל חלבונים הקשורים ל-DNA בכרומוזומים. "זה יסביר את היכולת שלו להשתיק" או לכבות חלקים שלמים מהגנום, אמר גוארנטה.
בכל תא, גנים מסוימים פעילים, או מופעלים, בעוד שאחרים מושתקים. תאי העור שלנו, למשל, זהים מבחינה גנטית לתאי המוח, אבל כל אחד מהם מתוכנת לפני הלידה לבטא גנים מסוימים ולא אחרים, בדומה ללחיצת שילובים שונים של קלידים בפסנתר, תגרום לאקורדים שונים.
SIR2 יכול לקבוע אם קטעים שלמים של ה"מקלדת" הגנטית אינם מוגבלים. זה בתורו יכול למנוע בעיות הקשורות לגיל שמופיעות מאוחר באורך חייו של אורגניזם, כגון חוסר יציבות גנום וביטוי גנים לא הולם. ככל שהתאים מתבגרים, גנים שתמיד היו כבויים מופעלים לפעמים, וגורמים לבעיות שעלולות להוביל למוות של תאים.
Guarente ועמיתיו לומדים SIR2 כבר כמעט עשור. הם גילו שלאורגניזמים כמו שמרים שקיבלו עותק נוסף של הגן SIR2 יש תוחלת חיים ארוכה יותר מאלה שאין להם עותק נוסף. אם שמרים חסרים SIR2 לגמרי, תוחלת החיים של התאים פוחתת.
קישור מטבולי
החוקרים מצאו גם ש-SIR2 זקוק ל-Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) כדי להיות מופעל. נוצר על ידי כל התאים, NAD הם קו-אנזימים המסייעים בהעברת אלקטרונים ומימן בכמה תגובות חימצון-הפחתת. (אנטי חמצון במזון נקשרו להורדת שיעורי הסרטן וכן להאטת תהליך ההזדקנות.) "למרות ש-NAD ו-NADH הם גורמים שותפים תכופים לאנזים בתגובות חמצון/הפחתה, זוהי הדוגמה הראשונה למיטב ידיעתנו שבה NAD מניע תגובה אנזימטית מובהקת", כתבו המחברים.
"החיבור ל-NAD יצא מאין כמוהו אבל יש לו השלכה מעניינת: NAD יכול בהחלט להיות האות למצב המטבולי של תאים", אמר גוארנטה. "אם אורגניזם מורעב לקלוריות, רמת ה-NAD עלולה לעלות. יותר NAD פירושו הפעלת SIR2, המשתיק קטעים מהגנום ומגדיל את תוחלת החיים."
Guarente העלה השערה ש-SIR2 נוגע לרמות ה-NAD בתא כדי לקרוא כיצד חילוף החומרים מתפקד, ואז "מחליט" מה לעשות בנוגע להשתקה. אם רמות ה-NAD עלו, השתקה מתבצעת.
הבדיקה העיקרית הבאה תהיה לנסות את ניסוי הפחתת הקלוריות באוכלוסייה שבה הוסר הגן SIR2. אם תוחלת החיים של האורגניזם לא גדלה, זה יצביע על קשר חזק בין SIR2 והפחתת קלוריות.
FROM YeAST to Human Cells
Guarente גילה שיש שינויים בגרעין - קטע מהגרעין - של תאי שמרים שמזדקנים. הוא גילה שבגרעין של תאים מבוגרים, חלק מהחומר הגנטי של התא, חתיכה עגולה של DNA ריבוזומי, צובט מהכרומוזום. סלילים אלה מצטברים בתא, וגורמים לו להגדיל ולבסוף למות.
על ידי השתקת קטעים מהגנום, נראה ש-SIR2 מפחית את התופעה הזו.
גנים הדומים ל-SIR2 זוהו באורגניזמים רבים, החל מחיידקים ועד בני אדם. "כל החקירות הובילו אותנו לגן הזה", אמר גוארנטה. המפתח כעת הוא להבין מה הגן עושה ואיך בדיוק הוא עובד. התקווה היא שחוקרים יוכלו יום אחד להתערב, ואולי לעכב, את תהליך ההזדקנות בבני אדם.
"אם נוכל לשמור על SIR2 פעיל למשך זמן רב יותר, אנו עשויים להאט את ההזדקנות", אמר.
עבודה זו ממומנת על ידי ארגון Human Frontier Science Program, המכון הלאומי לבריאות, קרן סיבר, קרן רפואית אליסון וקרן הווארד ולינדה שטרן.
