Gyvūnų karalystės mutacijos skleidė naują šviesą

Pirmasis tyrimas, kuriuo buvo lyginamas daugelio gyvūnų rūšių mutacijų kaupimasis, atskleidė dešimtmečių senumo klausimus apie šių genetinių pokyčių vaidmenį senėjimui ir vėžiui. Tyrėjai iš Wellcome Sanger instituto išsiaiškino, kad nepaisant didžiulių gyvenimo trukmės ir dydžio skirtumų, skirtingos gyvūnų rūšys baigia savo natūralų gyvenimą panašiu genetinių pokyčių skaičiumi.

Šiandien (2022 m. balandžio 13 d.) paskelbtas tyrimas 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.

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.

Šiame tyrime Wellcome Sanger instituto mokslininkai nusprendė išbandyti šias teorijas, taikydami naujus metodus, skirtus matuoti 16 žinduolių rūšių somatines mutacijas, apimančias įvairias gyvenimo trukmes ir kūno mases.2. Tai apėmė tokias rūšis kaip žmogus, pelė, liūtas, žirafa, tigras ir ilgaamžės, labai atsparios vėžiui plika kurmio žiurkės, pavyzdžius pateikė kelios organizacijos, įskaitant Londono zoologijos draugiją.

Viso genomo sekos buvo sukurtos iš 208 žarnyno kriptų3 paimta 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 jų mitybos ir gyvenimo istorijos.

Įrodymus apie galimą somatinių mutacijų vaidmenį senstant 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 Adrian Baez-Ortega, pirmasis tyrimo autorius iš Wellcome Sanger instituto, sakė: „Faktas, kad somatinių mutacijų dažnio skirtumai paaiškinami gyvenimo trukmės skirtumais, o ne kūno dydžiu, rodo, kad nors koreguojant mutacijų dažnį. skamba kaip elegantiškas būdas kontroliuoti vėžio paplitimą tarp rūšių, 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.

Daktaras 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 mums 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. Dėl naujausių DNR sekos nustatymo technologijų pažangos 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.

BAIGIASI

Kontaktiniai duomenys:
Daktaras Matthew Midgley
Spaudos biuras
Sveiki atvykę į Sangerio institutą
Kembridžas, CB10 1SA
Telefonas: 01223 494856
paštas: press.office@sanger.ac.uk

Pastabos redaktoriams:

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.

Publikacija:

Alexas Caganas ir Adrianas Baezas-Ortega ir kt. (2022). Somatinių mutacijų dažnis priklauso nuo žinduolių gyvenimo trukmės. Gamta. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z

Finansavimas:

Šį tyrimą finansavo Wellcome.

Pasirinktos svetainės:

ZSL (Londono zoologijos draugija)

Įkurta 1826 m., ZSL (Londono zoologijos draugija) yra tarptautinė mokslo, gamtosaugos ir švietimo labdaros organizacija, kurios misija yra skatinti ir siekti pasaulinio gyvūnų ir jų buveinių išsaugojimo. Mūsų misija įgyvendinama per novatorišką mokslą, aktyvius gamtosaugos projektus daugiau nei 50 šalių ir dviejuose mūsų zoologijos soduose – ZSL Londono zoologijos sode ir ZSL Whipsnade zoologijos sode. Norėdami gauti daugiau informacijos, apsilankykite www.zsl.org [zsl.org]  

Wellcome Sanger institutas
Wellcome Sanger Institute yra pasaulyje pirmaujantis genomikos tyrimų centras. Vykdome didelio masto tyrimus, kurie sudaro biologijos ir medicinos žinių pagrindus. Esame atviri ir linkę bendradarbiauti; mūsų duomenimis, rezultatais, įrankiais ir technologijomis dalijamasi visame pasaulyje, siekiant tobulinti mokslą. Mūsų užmojai didžiuliai – imamės projektų, kurių niekur kitur neįmanomi. Mes naudojame genomo sekos nustatymo galią, kad suprastume ir panaudotume DNR informaciją. „Wellcome“ finansuojami, turime laisvę ir paramą, kad galėtume peržengti genomikos ribas. Mūsų išvados naudojamos sveikatai gerinti ir gyvybei Žemėje suprasti. Sužinokite daugiau www.sanger.ac.uk arba sekite mus TwitterFacebook, LinkedIn ir mūsų tinklaraštyje.

Apie „Welcome“.

Wellcome remia mokslą, kad išspręstų neatidėliotinas sveikatos problemas, su kuriomis susiduria visi. Mes remiame gyvybės, sveikatos ir gerovės atradimų tyrimus ir sprendžiame tris pasaulinius sveikatos iššūkius: psichikos sveikatą, visuotinį įkaitimą ir infekcines ligas. https://wellcome.org/


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.