Старение может быть обусловлено генетическим дисбалансом
Используя искусственный интеллект для анализа данных из самых разных тканей - собранных у людей, мышей, крыс и рыб - группа исследователей из Северо-Западного университета обнаружила ранее неизвестный механизм, управляющий процессами старения. Эксперты обнаружили, что длина генов может объяснить большинство изменений на молекулярном уровне, происходящих во время старения.
Более конкретно, более длинные гены - в которых больше нуклеотидов, превращающихся в аминокислоты, впоследствии образующие более крупные белки - были связаны с большей продолжительностью жизни, в то время как обилие более коротких генов было связано с меньшей продолжительностью жизни. Таким образом, процесс старения, по-видимому, связан со смещением активности в сторону более коротких генов, что приводит к разбалансировке генной активности в клетках.
Ученые были удивлены, обнаружив, что это явление практически универсально, охватывает несколько видов животных, включая человека, и большое разнообразие тканей - кровь, мышцы, кости и такие органы, как печень, сердце, кишечник, мозг и легкие.
"Изменения в активности генов очень, очень малы, и эти небольшие изменения затрагивают тысячи генов", - сказал ведущий автор исследования Томас Стогер, специалист по химической и биологической инженерии в Северо-Западном университете. "Мы обнаружили, что эти изменения происходят в разных тканях и у разных животных. Мы обнаружили его почти везде. Я нахожу очень элегантным тот факт, что один, относительно лаконичный принцип, похоже, объясняет почти все изменения в активности генов, которые происходят у животных по мере старения".
"Дисбаланс генов вызывает старение, потому что клетки и организмы работают над поддержанием равновесия - то, что медики называют гомеостазом", - добавил старший автор Луис А.Н. Амарал, профессор химической и биологической инженерии в том же университете.
"Представьте себе официанта, несущего большой поднос. На этом подносе все должно быть сбалансировано. Если поднос не сбалансирован, то официанту приходится прилагать дополнительные усилия для борьбы с дисбалансом. Если баланс в активности коротких и длинных генов в организме смещается, происходит то же самое. Как будто старение - это тонкий дисбаланс, уход от равновесия. Небольшие изменения в генах не кажутся большой проблемой, но эти тонкие изменения давят на вас, требуя больше усилий".
Удивительно, но исследователи обнаружили, что более короткие гены также могут играть важную роль в нашем организме, например, в борьбе с патогенами. "Некоторые короткие гены могут иметь краткосрочное преимущество в выживании за счет конечной продолжительности жизни. Таким образом, вне исследовательской лаборатории эти короткие гены могут способствовать выживанию в суровых условиях за счет сокращения конечной продолжительности жизни животного", - пояснил Стогер.
Эти результаты могут открыть новые пути для разработки терапевтических средств, способных замедлить или даже обратить вспять старение, путем восстановления баланса наших генов и попытки увеличить с помощью биологической инженерии продолжительность жизни более длинных генов. Однако для достижения этих целей необходимы дальнейшие исследования этих сложных генетических процессов, а также разработка более совершенных технологических инструментов.
Исследование опубликовано в журнале Nature Aging.
