Sākot no neolīta līdz deviņpadsmitā gadsimta sākumam, vidējais cilvēka dzīves ilgums nepārsniedza 30 gadus. Pat salīdzinoši nesen 1940. gadā dzīves ilgums PSRS bija aptuveni 40 gadi, bet vislabvēlīgākajās Skandināvijas valstīs - 60 gadi. Un tikai nesen, pateicoties medicīnas straujajai attīstībai, cilvēki sāka dzīvot tik ilgi, kā vēl nekad (viņi pat domāja par masveida pāreju ārpus 100 gadu atzīmes).
Bet, diemžēl, ilgi dzīvot nenozīmē palikt stipriem un veselīgiem. Un šodien vairums vecu cilvēku, kas sasnieguši progresīvus gadus, gadu desmitiem ilgi cieš no hroniskām ar vecumu saistītām slimībām, dažreiz sapņojot pēc iespējas ātrāk pamest šo mirstīgo pasauli.
Zinātnieki joprojām meklē bioloģiskos faktorus, kas laika gaitā noved pie šūnu bojājumiem. Tagad Hārvarda universitātes pētnieki ir atklājuši saikni starp novecošanos un vienu no galvenajiem bioloģiskajiem procesiem, kas pazīstams kā RNS sašūšana. Šis atklājums ne tikai atspoguļo molekulārā mehānisma lomu dzīves pagarināšanā, bet arī norāda uz iespēju to noregulēt veselīgai novecošanai.
"Tas, kas Alcheimera slimnīcā nogalina neironus, noteikti atšķiras no sirds un asinsvadu slimību cēloņiem, taču novecošanās ir galvenais visu šo slimību riska faktors," sacīja vecākais pētījuma autors Viljams Mairs. - Tādējādi viens no lielākajiem jautājumiem - vai molekulāro sistēmu darbā ir vispārējs princips, kas ļauj šādām slimībām iegūt pēdas orgānos?
Lai saprastu, kā novecošanos var traucēt RNS saišu veidošanās, vispirms ir vērts atcerēties, kā tiek sintezētas olbaltumvielu molekulas, kas ir galvenie cilvēku ķermeņa šūnu elementi, kā arī regulē orgānu un audu darbību. To izgatavošanas "receptes" ir kodētas ģenētiskajā kodā un tiek glabātas katras šūnas kodolā, tāpat kā bibliotēkā.
Jaunā proteīna radīšana sākas ar faktu, ka uz atsevišķas DNS sadaļas - gēna pamata tiek veidota tā saucamā kurjera RNS, kodā kodētās aminoskābes tiek saliktas olbaltumvielās.
Bet gēnos, tāpat kā uz to pamata veidotajās RNS molekulās, ir nekodējoši reģioni, kuri pirms olbaltumvielu sintēzes sākšanas ir jāizgriež.
Stabila RNS un olbaltumvielu ražošana ir galvenais nosacījums, lai paliktu jauni un veselīgi, tāpēc pētnieki vēlējās zināt, kāda ietekme ir splicēšanas izmaiņām, kas neizbēgami notiek ar vecumu.
Reklāmas video:
Mairs un viņa kolēģi eksperimentēja ar ascaris tārpu Caenorhabditis elegans, kas ir tradicionāls un nedaudz leģendārs bioloģiskā organisma paraugs. Šis ir pirmais dzīvnieks, kura genoms ir atšifrēts, un ir sastādīta pilnīga nervu sistēmas neironu karte. Turklāt apaļais tārps var kļūt par pirmo dzīvu radību, kas tuvākajā laikā ceļo uz Marsu. Ir svarīgi, lai C. elegans būtu apmēram tāds pats gēnu skaits kā cilvēkiem, tāpēc to plaši izmanto ģenētiskajā izpētē.
"Ascaris ir lielisks priekšmets novecošanās pētījumiem, jo šie tārpi dzīvo tikai trīs nedēļas, un šajā laikā tiem ir skaidras ar vecumu saistītas vīšanas pazīmes," skaidro pētījuma pirmā autore Karolīna Heintza. "Piemēram, viņi zaudē muskuļu masu, samazinās viņu reproduktīvā funkcija, pasliktinās viņu imūnsistēma un uz ādas parādās pat grumbas."
Tā kā tārpu šūnas ir caurspīdīgas, zinātnieki varēja atsevišķus gēnus marķēt ar fluorescējošām olbaltumvielām un reālā laikā novērot, kā splicēšanas process mainās, apaļo tārpu novecojot. Piecu dienu laikā komanda varēja ne tikai identificēt indivīdus populācijā, kurā splicēšana saglabājās normālā līmenī ilgāk nekā citiem, bet arī precīzi paredzēt katra tārpa dzīves ilgumu, pamatojoties uz šo izmaiņu dinamiku.
"Tas ir patiešām interesants rezultāts, kas liek domāt, ka kādreiz mēs varētu izmantot splicing kā biomarķieri, lai noteiktu agrīnas novecošanās pazīmes," saka Heinz. Bet ne tikai tas padarīja zinātniekus laimīgus, bet bija arī cits svarīgs rezultāts.
Pēc tam pētnieki izstrādāja uztura ierobežojumu sistēmu, kas, kā parādīja iepriekšējais darbs, var pagarināt tārpu (un ne tikai) dzīvi. Rezultātā apaļo tārpu sašūšanas process pastāvīgi palika “jaunības” līmenī un nemainījās līdz ar vecumu.
Pēdējā posmā komanda koncentrējās uz atsevišķu savienošanas procesa elementu, kas pazīstams kā 1. splicēšanas faktors (SFA-1). Tā ir daļa no spiceozomas, masīvas molekulāras struktūras, kas ir tieši iesaistīta RNS nekodējošo reģionu noņemšanā. Izrādījās, ka SFA-1 līmeņa paaugstināšanās šūnās paildzina ascaris dzīvi. Šis atklājums ir īpaši svarīgs, jo līdzīgs elements atrodas splicing mehānismā cilvēkiem.
"Šie pārsteidzošie rezultāti norāda, ka mainīta RNS saīsināšana var būt viena no galvenajām novecošanās procesa pazīmēm," saka Mairs. "Mūsu darbs paver pilnīgi jaunu pētījumu jomu, kas varētu mums palīdzēt saprast, kā pagarināt dzīvi un palikt veseliem."
Plašāku informāciju par amerikāņu zinātnieku darbu var atrast rakstā, kas publicēts žurnālā Nature.