STUDIU. Îmbătrânirea biologică, influențată de lungimea genelor. Putem „da timpul înapoi”?
Odată cu înaintarea în vârstă, expresia genelor lungi se reduce, aceste modificări fiind observate în multiple studii independente, pe diverse organisme, tipuri celulare şi boli asociate cu îmbătrânirea. Fenomenul sistematic este numit declin al transcripţiei dependent de lungimea genei (GLTD, gene-length-dependent transcription decline) şi ar putea contribui la îmbătrânire ca factor etiologic, conform unui review publicat în Trends in Genetics. Principalele concluzii:
- GLTD este un fenomen descris în majoritatea ţesuturilor şi organelor, în organisme care variază de la insecte la mamifere, inclusiv la oameni, aşadar este universal şi înalt conservat în evoluţie
- GLTD ar putea să contribuie la îmbătrânire şi la boli comune care se asociază cu îmbătrânirea, precum demenţele, inclusiv boala Alzheimer, bolile cardiovasculare, precum şi la tulburări frecvente de metabolism, precum diabetul
- Toate aceste afecţiuni implică ţesuturi şi organe pentru care prezenţa GLTD a fost demonstrată
- Înţelegerea fenomenului GLTD ar putea explica modul în care apare îmbătrânirea, dezvoltarea bolilor asociate cu înaintarea în vârstă, dar şi să indice noi abordări terapeutice
Factorii care accelerează îmbătrânirea, precum fumatul, alcoolul, stresul oxidativ şi radiaţiile ultraviolete, scad activitatea genelor lungi, în timp ce factorii care încetinesc îmbătrânirea, precum restricţia calorică, cresc activitatea genelor lungi. De asemenea, vitamina D reduce magnitudinea GLTD cauzată de radiaţiile UV.
Genele care codifică proteine la nivelul genomului uman variază foarte mult în lungime, de la câteva sute la milioane de perechi de baze azotate. Genele de diverse lungimi sunt exprimate variabil în diferite tipuri celulare şi organe. Genele care sunt foarte scurte sau foarte lungi codifică proteine implicate în procese celulare care se modifică odată cu înaintarea în vârstă, precum formarea de energie celulară, sinteza proteică şi transmiterea semnalelor neuronale. La nivelul neuronilor este raportată expresia unora dintre cele mai lungi gene.
Spre deosebire de alte macromolecule celululare, ADN-ul depinde de sistemele de reparare pentru a funcţiona pe toată durata vieţii celulare, spre deosebire de alte componente, precum ARN-ul sau proteinele care se resintetizează pe baza informaţiei genetice cuprinse în ADN. Acumularea leziunilor ADN-ului se asociază cu îmbătrânirea. La nivelul celulelor aflate în replicare, leziunile ADN-ului, precum legăturile încrucişate, breşele dublu catenare şi scurtarea telomerelor determină oprirea permanentă a ciclului celular.
Expresia genelor lungi este redusă în special în contextul deficitelor sistemelor de reparare a leziunilor ADN-ului, fiind asociată cu îmbătrânirea prematură în acest context. Activitatea ARN polimerazei care realizează transcrierea poate fi blocată de leziunile ADN-ului, rezultând în expresia redusă a genelor. Cum genele lungi prezintă mai multe puncte unde pot apărea leziuni ale ADN-ului, acestea sunt foarte susceptibile pentru acest fenomen. Considerând toate aceste aspecte, leziunile ADN-ului par a fi în relaţie de cauzalitate cu GLTD, influenţând îmbătrânirea în multiple moduri.
De asemenea, atât reducerea, cât şi creşterea vitezei de transcriere a ARN polimerazei poate să determine GLTD. Totodată, odată transcrise, genele lungi sunt mai susceptibile la clivare prematură şi poliadenilare. Cum neuronii exprimă unele dintre cele mai lungi gene, magnitudinea GLTD este cea mai ridicată la nivelul ţesutului nervos.
Citeşte şi:
- STUDIU. Un nou record de prelungire a supravieţuirii celulare a fost stabilit. Implicațiile pentru încetinirea îmbătrânirii
- STUDIU. De ce albește părul odată cu înaintarea în vârstă și cum ar putea fi împiedicat acest proces?
- STUDIU. Răspunsul imun la infecția cu Citomegalovirus ar putea contribui la încetinirea proceselor de îmbătrânire