«Это исследование рассматривает старение в контексте всего генома и дает нам более полную картину того, что такое старение», — сказал Брайан Кеннеди, доктор философии, ведущий автор, президент и генеральный директор Buck Institute. «Он также устанавливает основу для определения всей сети, которая влияет на старение в этом организме».Лаборатория Кеннеди тесно сотрудничала с Мэттом Кеберлейном, доктором философии, профессором кафедры патологии Вашингтонского университета, и его командой.
Обе группы начали кропотливый процесс изучения 4698 штаммов дрожжей, в каждой из которых была делеция одного гена. Чтобы определить, какие штаммы увеличили продолжительность жизни, исследователи подсчитали дрожжевые клетки, записав, сколько дочерних клеток произвела мать до того, как она перестала делиться.«У нас была маленькая игла, прикрепленная к микроскопу, и мы использовали эту иглу, чтобы отделять дочерние клетки от матери каждый раз, когда она делится, а затем подсчитывать, сколько раз делятся материнские клетки», — сказал доктор Кеннеди. «У нас все время работало несколько микроскопов».
Эти усилия позволили получить огромное количество информации о том, как разные гены и связанные с ними пути модулируют старение дрожжей. Удаление гена LOS1 дало особенно ошеломляющие результаты. LOS1 помогает перемещать транспортную РНК (тРНК), которая доставляет аминокислоты в рибосомы для создания белков.
На LOS1 влияет mTOR, главный генетический переключатель, давно связанный с ограничением калорийности и увеличением продолжительности жизни. В свою очередь, LOS1 влияет на Gcn4, ген, который помогает контролировать повреждение ДНК.
«Уже давно известно, что ограничение калорий продлевает продолжительность жизни». сказал доктор Кеннеди. «Реакция на повреждение ДНК также связана со старением. LOS1 может связывать эти различные процессы».Ряд генов, удлиняющих возраст, обнаружен также у круглых червей C. elegans, что указывает на то, что эти механизмы законсервированы у высших организмов. Фактически, многие пути замедления старения, связанные с генами дрожжей, сохраняются вплоть до человека.
Исследование дало еще один положительный результат: новые ученые впервые познакомились с передовыми лабораторными методами.
«Этот проект стал отличным способом привлечь новых исследователей в эту область», — сказал д-р Кеннеди. «Мы проделали большую работу, набирая студентов, обучая их, как проводить эксперименты и насколько преданными вы должны быть, чтобы получить результаты. После года анализа дрожжевых клеток мы переводим их в другие проекты».Несмотря на то, что это довольно обширное исследование, это лишь часть более крупного процесса по картированию взаимосвязей между всеми генными путями, которые управляют старением, освещая этот критический процесс у дрожжей, червей и млекопитающих. Исследователи надеются, что в конечном итоге эти усилия приведут к новым методам лечения.
«Почти половина обнаруженных нами генов, влияющих на старение, сохраняется у млекопитающих», — сказал доктор Кеннеди. «Теоретически любой из этих факторов может быть терапевтической целью для увеличения продолжительности жизни. Теперь нам нужно выяснить, на какие из них можно воздействовать».
Среди других исследователей Buck Institute, участвовавших в исследовании: Марк А. Маккормик (первый соавтор), Мицухиро Цучия, Скотт Цучияма, Арианна Энис, Джунипер К. Пеннипакер, Шиена Энеро, Дэн Локшон, Бретт Робинсон, Ариана А. Родригес, Марк К. Тинг и Рэйчел Б. Брем. Полный список авторов включен в статью.
Это исследование было поддержано грантами NIH R01AG043080, R01AG025549, R01AG039390 и P30AG013280, а также грантами NIH на обучение T32AG000266, T32AG000057 и T32ES007032 и Ellison Medical Foundation.