Een nieuw onderzoek vergroot en versterkt de verbanden die wetenschappers ertoe hebben gebracht de 'transposon-theorie van veroudering' voor te stellen.
"Tot nu toe zijn er associaties en suggesties geweest die voor ons allemaal logisch zijn, maar het verschil in wetenschap is dat je de gegevens nodig hebt om je mening te ondersteunen."
Transposons zijn rogue-elementen van DNA die losbreken in verouderde cellen en zichzelf elders in het genoom herschrijven, wat mogelijk levensreddende chaos in de genetische make-up van weefsels kan creëren.
Naarmate cellen ouder worden, hebben eerdere studies aangetoond dat strakke wikkeling van heterochromatine die transposons gevangen houdt, losser wordt, waardoor ze uit hun posities in chromosomen kunnen glippen en naar nieuwe kunnen bewegen, waardoor de normale celfunctie wordt verstoord. Ondertussen hebben wetenschappers aangetoond dat potentieel gerelateerde interventies, zoals het beperken van calorieën of het manipuleren van bepaalde genen, de levensduur van proefdieren aantoonbaar kunnen verlengen.
"In dit rapport is de grote stap voorwaarts naar de mogelijkheid van een echte oorzakelijke relatie", zegt Stephen Helfand, professor biologie aan de Brown University en senior auteur van een nieuw onderzoek in de Proceedings van de National Academy of Sciences. "Tot nu toe zijn er associaties en suggesties geweest die voor ons allemaal logisch zijn, maar het verschil in wetenschap is dat je de gegevens nodig hebt om je mening te ondersteunen."
De puntjes verbinden
De nieuwe resultaten, geleid door faculteitsonderzoeker Jason Wood, zijn afkomstig van verschillende experimenten die grondig en direct zijn in het verbinden van de punten tussen verzwakking van heterochromatine, verhoogde transposon-expressie, veroudering en levensduur.
In één reeks experimenten ving het team visueel overdraagbare elementen op terwijl ze in fruitvliegen rondrenden terwijl ze ouder werden. Ze hebben speciale genetische fragmenten ingebracht in vetlichaamscellen, het equivalent van menselijke lever- en vetcellen in vliegen die fel groen zouden gloeien wanneer specifieke transponeerbare elementen in het genoom rondgaan. Onder de microscoop konden de wetenschappers een duidelijk patroon zien van hoe de gloeiende "vallen" meer en meer oplichten naarmate de vliegen ouder werden.
De toename in transposon-activiteit was niet stabiel naarmate vliegen ouder werden. "Vliegen bereiken een bepaalde leeftijd en daarna neemt het exponentieel toe", zegt Wood. De data laten zien dat de tijdspanne waarin de transponeerbare elementactiviteit echt begint te stijgen nauw samenhangt met de tijd dat de vliegen beginnen te sterven.
Verschillende experimenten in de paper laten ook zien dat een belangrijke interventie die al bekend is om de levensduur te verlengen, een caloriearm dieet, het begin van verhoogde transposon-activiteit dramatisch vertraagt.
Om de connectie tussen transposon-expressie en levensduur verder te onderzoeken, testte het team de effecten van het manipuleren van genen waarvan bekend is dat ze heterochromatine-repressie verbeteren, die niet alleen in vliegen worden aangetroffen, maar ook in zoogdieren. Het verhogen van de expressie van het gen Su (var) 3-9, dat helpt om heterochromatine te vormen, verlengde de maximale vlieglevensduur van 60 naar 80-dagen. Toenemende expressie van een gen genaamd Dicer-2, dat de kleine RNA-route gebruikt om transposons te onderdrukken, voegde ook significant toe aan de levensduur.
Ten slotte toonden ze aan dat een anti-HIV-medicijn genaamd 3TC, dat de activering van transposons remt en hun beweging naar nieuwe posities in het genoom, enige levensduur kan herstellen van vliegen met een mutatie die Dicer-2 uitschakelt.
Volgende stappen
Voor alle nieuwe resultaten zegt Helfand dat het nog steeds niet helemaal tijd is om duidelijk te maken dat transposons een oorzaak zijn van de gezondheidseffecten van veroudering. "Ze maken een sterk verhaal", zegt hij. "We beginnen het vlees op het skelet te zetten."
Maar er zijn nieuwe experimenten gepland. Het team moedigt bijvoorbeeld opzettelijk expressie van transponeerbare elementen aan om te zien of dat de gezondheid en levensduur ondermijnt. Een andere benadering zou kunnen zijn om de krachtige CRISPR-techniek voor het bewerken van genen te gebruiken om specifiek het vermogen van transponeerbare elementen om te mobiliseren binnen het genoom uit te schakelen. Als die interventie de levensduur zou beïnvloeden, zou het ook wel vertellen, zegt Helfand.
Het team blijft ook geneesmiddeleninterventies ontwikkelen in de hoop de werkzaamheid te vergroten en meer te leren over de veiligheid ervan.
Brown leidt ook een nieuwe beurs met de New York University en de Universiteit van Rochester om de studie van transposons bij veroudering verder te bevorderen.
Hoewel transposons een belangrijke factor lijken te zijn bij het ouder worden, zeggen Helfand en Wood dat ze waarschijnlijk slechts deel uitmaken van een bredere reeks processen die de gezondheid in de loop van de tijd ondermijnen. "Er zijn veel potentiële mechanismen die het verouderingsproces beïnvloeden," zegt Wood. "Er gebeurt van alles, maar wij denken dat dit een van hen is."
De National Institutes of Health en de American Federation for Aging Research financierden het onderzoek.
Bron: Brown University
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
