Genetinės mutacijos visoje gyvūnų karalystėje nušviečia senėjimą

DNA Transfer Concept

Nepaisant didžiulių ilgaamžiškumo ir kūno masės skirtumų, nauji tyrimai atskleidė, kad 16 rūšių genetinių mutacijų skaičius yra panašus per visą jų gyvenimą.

Įgytų mutacijų kiekis yra panašus per 16 rūšių gyvavimo laikotarpį, nepaisant didžiulių gyvenimo trukmės ir kūno masės skirtumų.

Pirmasis tyrimas, skirtas įvertinti mutacijų kaupimąsi įvairiose gyvūnų rūšyse, atskleidė ilgalaikes diskusijas dėl genetinių pokyčių vaidmens senstant ir vėžiui. Nepaisant didžiulių gyvenimo trukmės ir dydžio skirtumų, Wellcome Sanger instituto mokslininkai išsiaiškino, kad įvairios gyvūnų rūšys baigia savo natūralų gyvenimą panašiu genetinių pakitimų skaičiumi.

Tyrimas, paskelbtas 2022 m. balandžio 13 d., žurnale Gamta, išanalizavo 16 žinduolių rūšių, nuo pelių iki žirafų, genomus. Autoriai patvirtino, kad kuo ilgesnė rūšies gyvenimo trukmė, tuo lėtesnis mutacijų atsiradimo greitis, patvirtinantis ilgalaikę teoriją, kad somatinės mutacijos vaidina svarbų vaidmenį senstant.

Žirafų banda

Tyrimo metu buvo tiriami 16 skirtingų žinduolių rūšių genomai – nuo ​​pelių iki žirafų. Tyrimas parodė, kad ilgėjant rūšies ilgaamžiškumui mutacijų dažnis mažėja, o tai patvirtina seną mintį, kad somatinės mutacijos vaidina svarbų vaidmenį senstant.

Genetiniai pokyčiai, vadinami somatinėmis mutacijomis, vyksta visose ląstelėse per visą organizmo gyvenimą. Tai natūralus procesas, kurio metu ląstelės įgyja apie 20–50 mutacijų per metus. Dauguma šių mutacijų bus nekenksmingos, tačiau kai kurios iš jų gali pradėti ląstelę kelyje į vėžį arba sutrikdyti normalų ląstelės funkcionavimą.

Nuo šeštojo dešimtmečio kai kurie mokslininkai spėja, kad šios mutacijos gali turėti įtakos senėjimui. Tačiau dėl somatinių mutacijų stebėjimo sunkumų tapo sudėtinga ištirti šią galimybę. Per pastaruosius kelerius metus technologinė pažanga pagaliau leido stebėti genetinius pokyčius normaliuose audiniuose, o tai kelia viltį atsakyti į šį klausimą.[1]

Kitas seniai iškilęs klausimas – Peto paradoksas. Kadangi vėžys išsivysto iš pavienių ląstelių, rūšys, turinčios didesnį kūną (taigi ir daugiau ląstelių), teoriškai turėtų turėti daug didesnę vėžio riziką. Tačiau vėžio paplitimas tarp gyvūnų nepriklauso nuo kūno dydžio. Manoma, kad didelių kūnų gyvūnų rūšys sukūrė geresnius vėžio prevencijos mechanizmus. Ar vienas iš tokių mechanizmų yra genetinių pokyčių kaupimosi jų audiniuose mažinimas, liko neištirtas.

Nuoga Kurmis-Žiurkė

Viena iš tyrime tirtų rūšių buvo ilgaamžė, labai atspari vėžiui plika kurmio žiurkė.

Šiame tyrime Wellcome Sanger instituto mokslininkai nusprendė išbandyti šias teorijas, taikydami naujus metodus, skirtus 16 žinduolių rūšių somatinėms mutacijoms išmatuoti, apimančią platų gyvenimo trukmę ir kūno masę.[2] Tai apėmė tokias rūšis kaip žmogus, pelė, liūtas, tigras, žirafa ir ilgaamžės, labai atsparios vėžiui plika kurmio žiurkės, pavyzdžius pateikė kelios organizacijos, įskaitant Londono zoologijos draugiją.

Viso genomo sekos buvo sukurtos iš 208 žarnyno kriptų[3] paimti iš 48 asmenų, siekiant išmatuoti mutacijų dažnį vienose žarnyno kamieninėse ląstelėse.

Mutacijų (arba mutacijų parašų) modelių analizė suteikė informacijos apie vykstančius procesus. Tyrėjai išsiaiškino, kad somatinės mutacijos laikui bėgant kaupėsi tiesiškai ir jas sukėlė panašūs mechanizmai visose rūšyse, įskaitant žmones, nepaisant labai skirtingos mitybos ir gyvenimo istorijos.

Įrodymus apie galimą somatinių mutacijų vaidmenį senėjimui pateikė mokslininkų atradimas, kad somatinių mutacijų greitis mažėjo ilgėjant kiekvienos rūšies gyvenimo trukmei.

Dr. Alexas Caganas, pirmasis tyrimo autorius iš Wellcome Sanger instituto, sakė: „Nuostabu rasti panašų genetinių pokyčių modelį gyvūnuose, kurie skiriasi vienas nuo kito kaip pelė ir tigras. Tačiau įdomiausias tyrimo aspektas yra tai, kad gyvenimo trukmė yra atvirkščiai proporcinga somatinių mutacijų greičiui. Tai rodo, kad somatinės mutacijos gali turėti įtakos senėjimui, nors gali būti ir kitų paaiškinimų. Per ateinančius kelerius metus bus įdomu išplėsti šiuos tyrimus į dar įvairesnes rūšis, tokias kaip vabzdžiai ar augalai.

Tačiau atsakymo į Peto paradoksą ieškoma toliau. Apskaičiavę gyvenimo trukmę, autoriai nerado reikšmingo ryšio tarp somatinių mutacijų greičio ir kūno masės, o tai rodo, kad didesnių gyvūnų gebėjimui sumažinti vėžio riziką, palyginti su jų dydžiu, turi būti susiję ir kiti veiksniai.

Dr. Adrianas Baez-Ortega, pirmasis tyrimo autorius iš Wellcome Sanger instituto, sakė: „Faktas, kad somatinių mutacijų dažnio skirtumai, atrodo, paaiškinami gyvenimo trukmės skirtumais, o ne kūno dydžiu, rodo, kad nors mutacijų dažnio koregavimas skamba. Kaip elegantiškas būdas kontroliuoti vėžio paplitimą įvairiose rūšyse, evoliucija iš tikrųjų nepasirinko šio kelio. Visai įmanoma, kad kiekvieną kartą, kai rūšis išsivysto didesnio dydžio nei jos protėviai, pavyzdžiui, žirafos, drambliai ir banginiai, evoliucija gali rasti kitokį šios problemos sprendimą. Turėsime išsamiau ištirti šias rūšis, kad sužinotume.

Nepaisant didžiulių skirtumų tarp 16 tirtų rūšių gyvenimo trukmės ir kūno masės, per kiekvieno gyvūno gyvenimą įgytų somatinių mutacijų skaičius buvo gana panašus. Vidutiniškai žirafa yra 40 000 kartų didesnė už pelę, o žmogus gyvena 30 kartų ilgiau, tačiau skirtumas tarp somatinių mutacijų skaičiaus vienoje ląstelėje gyvenimo trukmės pabaigoje tarp trijų rūšių skiriasi tik maždaug tris kartus.

Dr. Simonas Spiro, ZSL (Londono zoologijos draugijos) laukinės gamtos veterinarijos patologas, sakė: „Gyvūnai dažnai gyvena daug ilgiau zoologijos soduose nei gamtoje, todėl mūsų veterinarų laikas dažnai praleidžiamas sprendžiant su senatve susijusias sąlygas. Šiame tyrime nustatyti genetiniai pokyčiai rodo, kad senatvės ligos bus panašios daugeliui žinduolių, nesvarbu, ar senatvė prasideda nuo septynių mėnesių, ar nuo 70 metų, ir padės išlaikyti šiuos gyvūnus laimingus ir sveikus vėlesniais gyvenimo metais.

Tikslių senėjimo priežasčių supratimas tebėra neišspręstas klausimas ir aktyvaus tyrimo sritis. Tikėtina, kad senėjimą sukelia įvairių rūšių pažeidimai mūsų ląstelėms ir audiniams per visą gyvenimą, įskaitant somatines mutacijas, baltymų agregaciją ir epigenetinius pokyčius. Palyginus šių procesų greitį skirtingose ​​rūšyse, kurių gyvenimo trukmė labai skirtinga, gali paaiškėti jų vaidmuo senstant.

Dr. Inigo Martincorena, vyresnysis tyrimo autorius iš Wellcome Sanger instituto, sakė: „Senėjimas yra sudėtingas procesas, daugelio formų molekulinės žalos mūsų ląstelėse ir audiniuose rezultatas. Spėjama, kad somatinės mutacijos prisideda prie senėjimo nuo šeštojo dešimtmečio, tačiau jas tirti buvo sunku. Su naujausiais pasiekimais DNR sekos nustatymo technologijas, pagaliau galime ištirti somatinių mutacijų vaidmenį senstant ir sergant įvairiomis ligomis. Tai, kad šis įvairus žinduolių spektras baigia savo gyvenimą panašiu skaičiumi mutacijų savo ląstelėse, yra jaudinantis ir intriguojantis atradimas.

Pastabos

  1. Daugiau informacijos apie somatinių mutacijų sveikose ląstelėse tyrimą galima rasti Sanger Institute svetainėje.
  2. Visas sekvenuotų rūšių sąrašas yra: juodai balta beždžionė, katė, karvė, šuo, šeškas, žirafa, jūrų kiaulė, arklys, žmogus, liūtas, pelė, nuogas kurmis žiurkė, triušis, žiurkė, žiedinis lemūras , ir tigras.
  3. Storosios žarnos kriptos yra storosios žarnos epitelio anatominės struktūros. Kadangi visos kriptoje esančios ląstelės yra kilusios iš vienos kamieninės ląstelės, jos idealiai tinka somatinių mutacijų greičiui ir modeliams tirti.

Nuoroda: Alex Cagan, Adrian Baez-Ortega, Natalia Brzozowska, Federico Abascal, Tim HH Coorens, Mathijs A. Sanders, Andrew RJ Lawson, Luke MR Harvey, Shriram Bhosle, David Jones Raulis E. Alcantara, Timothy M. Butleris, Yvette Hooks, Kirsty Roberts, Elizabeth Anderson, Sharna Lunn, Edmund Flach, Simon Spiro, Inez Januszczak, Ethan Wrigglesworth, Hannah Jenkins, Tilly Dallas, Nic Masters, Matthew W. Perkins, Robert Deaville , Megan Druce, Ruzhica Bogeska, Michael D. Milsom, Björn Neumann, Frank Gorman, Fernando Constantino-Casas, Laura Peachey, Diana Bochynska, Ewan St. Johnas Smithas, Moritzas Gerstungas, Peteris J. Campbellas, Elizabeth P. Murchison, Michaelas R. Strattonas ir Iñigo Martincorena, 2022 m. balandžio 13 d. Gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04618-z

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.