Genregulatie kan de sleutel zijn tot een langer leven

Onderzoekers hebben ontdekt dat langlevende organismen vaak een hoge expressie vertonen van genen die betrokken zijn bij DNA-herstel, RNA-transport en cellulaire skeletregulatie, en een lage expressie van genen die betrokken zijn bij ontstekingen en energieverbruik.

Onderzoekers van de Universiteit van Rochester die geïnteresseerd zijn in de genetica van een lang leven, stellen nieuwe doelen voor voor de bestrijding van veroudering en leeftijdsgerelateerde aandoeningen.

Zoogdieren die in zeer verschillende snelheden verouderen, werden gevormd door natuurlijke selectie. Naakte molratten kunnen bijvoorbeeld tot 41 jaar oud worden, wat 10 keer de levensduur is van ratten en andere knaagdieren van vergelijkbare grootte.

Wat veroorzaakt een lang leven? Een cruciaal element van de puzzel, volgens een recente studie door biologen van Universiteit van Rochester, Het wordt gevonden in de mechanismen die genexpressie regelen.

Vera Gorbunova, Doris Jones Cherry Professor of Biology and Medicine, Andrei Siluanov, eerste auteur van de publicatie, Jane Long Lu, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Gorbunova, en andere onderzoekers keken naar genen gerelateerd aan een lang leven in een recent artikel gepubliceerd in cel metabolisme.

Hun bevindingen gaven aan dat twee regulerende mechanismen die genexpressie regelen, bekend als circadiane netwerken en pluripotente netwerken, essentieel zijn voor een lang leven. De ontdekkingen zijn belangrijk om te begrijpen hoe de levensduur ontstaat en om nieuwe doelen te bieden voor antiverouderings- en leeftijdsgerelateerde aandoeningen.

Bij het vergelijken van de genexpressiepatronen van 26 soorten met verschillende leeftijden, ontdekten de biologen van de Universiteit van Rochester dat de eigenschappen van verschillende genen werden gecontroleerd door circadiane netwerken of pluripotentienetwerken. Krediet: illustratie Universiteit van Rochester / Julia Joshby

Levensduurgenen vergelijken

Met een maximale levensduur variërend van 2 jaar (spitsmuizen) tot 41 jaar (naakte molratten), analyseerden de onderzoekers de genexpressiepatronen van 26 zoogdiersoorten. Ze ontdekten duizenden genen die positief of negatief geassocieerd waren met een lang leven en gekoppeld waren aan de maximale levensduur van de soort.

Ze ontdekten dat langlevende soorten doorgaans een lagere expressie hebben van genen die betrokken zijn bij energiemetabolisme en ontsteking. en hoge expressie van genen die betrokken zijn bij[{” attribute=””>DNA repair, RNA transport, and organization of cellular skeleton (or microtubules). Previous research by Gorbunova and Seluanov has shown that features such as more efficient DNA repair and a weaker inflammatory response are characteristic of mammals with long lifespans.

The opposite was true for short-lived species, which tended to have high expression of genes involved in energy metabolism and inflammation and low expression of genes involved in DNA repair, RNA transport, and microtubule organization.

Two pillars of longevity

When the researchers analyzed the mechanisms that regulate the expression of these genes, they found two major systems at play. The negative lifespan genes—those involved in energy metabolism and inflammation—are controlled by circadian networks. That is, their expression is limited to a particular time of day, which may help limit the overall expression of the genes in long-lived species.

This means we can exercise at least some control over the negative lifespan genes.

“To live longer, we have to maintain healthy sleep schedules and avoid exposure to light at night as it may increase the expression of the negative lifespan genes,” Gorbunova says.

On the other hand, positive lifespan genes—those involved in DNA repair, RNA transport, and microtubules—are controlled by what is called the pluripotency network. The pluripotency network is involved in reprogramming somatic cells—any cells that are not reproductive cells—into embryonic cells, which can more readily rejuvenate and regenerate, by repackaging DNA that becomes disorganized as we age.

“We discovered that evolution has activated the pluripotency network to achieve a longer lifespan,” Gorbunova says.

The pluripotency network and its relationship to positive lifespan genes is, therefore “an important finding for understanding how longevity evolves,” Seluanov says. “Furthermore, it can pave the way for new antiaging interventions that activate the key positive lifespan genes. We would expect that successful antiaging interventions would include increasing the expression of the positive lifespan genes and decreasing the expression of negative lifespan genes.”

Reference: “Comparative transcriptomics reveals circadian and pluripotency networks as two pillars of longevity regulation” by J. Yuyang Lu, Matthew Simon, Yang Zhao, Julia Ablaeva, Nancy Corson, Yongwook Choi, KayLene Y.H. Yamada, Nicholas J. Schork, Wendy R. Hood, Geoffrey E. Hill, Richard A. Miller, Andrei Seluanov and Vera Gorbunova, 16 May 2022, Cell Metabolism.
DOI: 10.1016/j.cmet.2022.04.011

The study was funded by the National Institute on Aging.