Van het neolithicum tot het begin van de negentiende eeuw was de gemiddelde levensduur van de mens niet langer dan 30 jaar. Zelfs in het relatief recente 1940 was de levensverwachting in de USSR ongeveer 40 jaar, en in de meest gunstige landen van Scandinavië - 60 jaar. En pas onlangs, dankzij de snelle ontwikkeling van de geneeskunde, begonnen mensen zo lang als nooit tevoren te leven (ze dachten zelfs aan de massale overgang na het 100-jarige merk).
Maar helaas, lang leven betekent niet dat je sterk en gezond blijft. En vandaag de dag lijdt de meerderheid van de oudere mensen al decennialang aan chronische ouderdomsziekten, soms dromen ze ervan deze sterfelijke wereld zo snel mogelijk te verlaten.
Wetenschappers zijn nog steeds op zoek naar biologische factoren die na verloop van tijd tot celbeschadiging leiden. Nu hebben onderzoekers van de Harvard University een verband ontdekt tussen veroudering en een van de belangrijkste biologische processen die bekend staan als RNA-splitsing. Deze ontdekking werpt niet alleen licht op de rol van het moleculaire mechanisme bij het verlengen van het leven, maar wijst ook op de mogelijkheid om het af te stemmen op gezond ouder worden.
"Wat neuronen bij de ziekte van Alzheimer doodt, verschilt zeker van de oorzaken van hart- en vaatziekten, maar veroudering is de belangrijkste risicofactor voor al deze ziekten", zei William Mair, senior auteur van het onderzoek. - Een van de grootste vragen dus: is er een algemeen principe in het werk van moleculaire systemen waardoor dergelijke ziekten voet aan de grond krijgen in organen?
Om te begrijpen hoe veroudering kan worden verstoord door RNA-splitsing, is het eerst de moeite waard eraan te herinneren hoe eiwitmoleculen worden gesynthetiseerd, de belangrijkste bouwstenen van cellen in het menselijk lichaam en die ook het functioneren van organen en weefsels reguleren. De "recepten" voor hun vervaardiging zijn gecodeerd in de genetische code en worden opgeslagen in de kern van elke cel, zoals in een bibliotheek.
Het aanmaken van een nieuw eiwit begint met het feit dat op basis van een apart deel van het DNA - een gen, het zogenaamde boodschapper-RNA wordt opgebouwd, de aminozuren die in de code worden gecodeerd, worden geassembleerd tot een eiwit.
Maar genen bevatten, net als de RNA-moleculen die op hun basis zijn gebouwd, niet-coderende gebieden die tijdens het splitsen moeten worden verwijderd voordat de eiwitsynthese wordt gestart.
Stabiele productie van RNA en eiwitten is de sleutel om jong en gezond te blijven, dus de onderzoekers wilden weten wat voor effect de veranderingen in de splitsing hebben die onvermijdelijk optreden met de leeftijd.
Promotie video:
Mayr en zijn collega's experimenteerden met de ascaris-worm Caenorhabditis elegans, een traditioneel en enigszins legendarisch modelorganisme in de biologie. Dit is het eerste dier waarvoor het genoom is gedecodeerd en een complete kaart van de neuronen van het zenuwstelsel is samengesteld. Bovendien kan de rondworm in de nabije toekomst het eerste levende wezen worden dat naar Mars reist. Het is belangrijk dat C. elegans ongeveer evenveel genen heeft als mensen, dus het wordt veel gebruikt bij genetisch onderzoek.
"Ascaris is een uitstekend onderwerp voor verouderingsonderzoeken, omdat deze wormen slechts drie weken leven en gedurende die tijd duidelijke tekenen van leeftijdsgerelateerde verwelking vertonen", legt de eerste auteur van het onderzoek Caroline Heintz uit. "Ze verliezen bijvoorbeeld spiermassa, hun voortplantingsfunctie neemt af, hun immuunsysteem verslechtert en er verschijnen zelfs rimpels op hun huid."
Omdat de wormcellen transparant zijn, waren de wetenschappers in staat om individuele genen te taggen met fluorescerende eiwitten en in realtime te observeren hoe het splitsingsproces verandert naarmate de rondworm ouder wordt. Binnen vijf dagen kon het team niet alleen individuen in de populatie identificeren waarin de splitsing langer op een normaal niveau bleef dan andere, maar ook nauwkeurig de levensduur van elke worm voorspellen op basis van de dynamiek van deze veranderingen.
"Dit is een heel interessant resultaat dat suggereert dat we op een dag splitsing kunnen gebruiken als biomarker om vroege tekenen van veroudering op te sporen", zegt Heinz. Maar niet alleen dit maakte wetenschappers blij, er was nog een belangrijk resultaat.
Vervolgens ontwikkelden de onderzoekers een systeem van voedingsbeperkingen die, zoals uit eerder werk bleek, de levensduur van wormen (en niet alleen) kunnen verlengen. Als gevolg hiervan bleef het proces van splicing van rondwormen constant op het "jeugdige" niveau en veranderde niet met de leeftijd.
In de laatste stap concentreerde het team zich op een afzonderlijk element van het splitsingsproces dat bekend staat als splitsingsfactor 1 (SFA-1). Het maakt deel uit van het spliceosoom, een massieve moleculaire structuur die direct betrokken is bij de verwijdering van niet-coderende gebieden van RNA. Het bleek dat een verhoging van het niveau van SFA-1 in cellen de levensduur van ascaris verlengt. Deze ontdekking is vooral belangrijk omdat een soortgelijk element aanwezig is in het splitsingsmechanisme bij mensen.
"Deze verbazingwekkende resultaten geven aan dat veranderde RNA-splitsing een van de belangrijkste tekenen van het verouderingsproces kan zijn", zegt Mayr. "Ons werk opent een heel nieuw onderzoeksgebied dat ons zou kunnen helpen begrijpen hoe we het leven kunnen verlengen en gezond kunnen blijven."
Meer informatie over het werk van Amerikaanse wetenschappers is te vinden in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
