Nie ma pełnego genetycznego wyjaśnienia, dlaczego ludzie żyją dłużej niż myszy lub dlaczego żółwie mogą żyć sto lat. Poszukiwanie odpowiedzi w genomach długowiecznych zwierząt jest kuszące dla badaczy, którzy chcą dowiedzieć się, które geny wydłużają życie.

„Chcę żyć tak długo, jak to możliwe” — powiedział Stephen Treaster, badacz ze stopniem doktora w Boston Children’s Hospital. „Chcę zobaczyć, jak będzie wyglądać technologia i społeczeństwo za 1000 lat” – powiedział. Treaster wykorzystał rybę skalną jako mało prawdopodobny organizm do zbadania możliwości długowieczności i odkrył dwie nowe ścieżki, które wydają się być powiązane z długością życia. On i jego koledzy opublikowali swoje wyniki w Postępy nauki (1).

Do badań nad starzeniem naukowcy wykorzystują głównie zwierzęta krótko żyjące, takie jak myszy, które żyją około trzech lat Drosophila I Caenorhabditis elegans, które żyją miesiącami lub dniami (2–4). „Żeby żyły o 10, 15, 20 procent dłużej, niekoniecznie dotyczy to naszego końca spektrum starzenia się” – powiedział Treaster. „Ewolucja rozwiązała już problem starzenia się. Istnieją pojedyncze gatunki, które mogą żyć setki lat. Moje podejście polega na przyjrzeniu się tym wyjątkowo długowiecznym modelom”.

Długość życia u różnych gatunków wynika ze złożonej sieci genów i interakcji środowiskowych. Z powodu tej złożoności trudno jest spojrzeć na genetykę wielu organizmów modelowych i stwierdzić z całą pewnością, które geny przyczyniają się do długości życia tego organizmu. Na szczęście istnieje naturalny ewolucyjny eksperyment dotyczący długowieczności. Rockfish to rodzina pospolitych ryb morskich z dystrybucją na całym świecie. Niektóre gatunki skalniaków żyją zaledwie 10 lat, podczas gdy inne mogą osiągnąć wiek 200 lat lub więcej. Odkąd klad skalniaków pojawił się stosunkowo niedawno osiem milionów lat temu, nie było czasu, aby skalniaki rozwinęły dużą różnorodność genetyczną.

Rodzący się rodowód ryby skalnej jest zaletą analityka. Szeroką różnorodność długości życia, jaką wykazują różne linie ryb skalnych, można łatwo przypiąć do różnic genetycznych. Co równie ważne, długość życia skalniaków nie koreluje z warunkami środowiskowymi, takimi jak temperatura lub głębokość wody, rodzajem zakłócających efektów, które mogą sprawić, że genetyczne powiązanie z długowiecznością u innych zwierząt będzie mniej jasne.

Analizując geny związane ze starzeniem się, które wydawały się być wybierane ewolucyjnie w różnych gatunkach skalniaków o różnej długości życia, Treaster zidentyfikował dwie różne ścieżki genetyczne, które wydają się ewoluować wraz ze zmianami długości życia.

Pierwsza ścieżka kontroluje sygnalizację insuliny. Naukowcy wiedzą, że sygnalizacja insulinowa wpływa na starzenie się i metabolizm z wcześniejszych badań na innych organizmach modelowych. „Z jednej strony jest to dość nudny wynik” — powiedział Treaster. Z drugiej jednak strony fakt, że sygnalizacja insulinowa pojawiła się ponownie podczas analizy skalniaków, wydaje się potwierdzać podejście grupy.

To była niezwykle sprytna analiza. Nie jest to łatwa analiza, ponieważ ich genomy [fish] nie są dobrze opisane.
– Stephena Austada z University of Alabama

Inną, mniej znaną ścieżką, którą odkryli, jest sieć sygnalizacji flawonoidów. Szlak flawonoidowy składa się z białek o aktywności modulowanej przez cząsteczki flawonoidów, które są trójpierścieniowymi i 15-węglowymi strukturami powszechnymi w roślinach (5).

„Żadne z wcześniejszych badań na myszach ani muchach nie wskazywało na sieć flawonoidów” – powiedział Steven Austad, biolog ewolucyjny i badacz starzenia się na University of Alabama w Birmingham, który nie był zaangażowany w badania. „To była niezwykle sprytna analiza. Nie jest to łatwa analiza, ponieważ ich genomy [fish] nie są dobrze opisane”.

Chociaż Treaster jest podekscytowany identyfikacją możliwego nowego genetycznego powiązania z długością życia, podkreślił, że nie wiadomo, jak dokładnie geny szlaku flawonoidów wpływają na długość życia. „Następnym krokiem jest gra z tymi genami skalniaka, aby sprawdzić, czy możemy przedłużyć żywotność w konwencjonalnym modelu. Właśnie to robimy. Celujemy w te geny u danio pręgowanego, aby zobaczyć, czy możemy wydłużyć życie” – powiedział Treaster. Jeśli ta praca potwierdzi, że flawonoidy bezpośrednio zmieniają długość życia, Treaster ma nadzieję, że naukowcy zainteresowani chorobami związanymi ze starzeniem się będą mogli zbadać ścieżkę potencjalnych celów dla leków.

Austad nie jest pewien, czy identyfikacja tych genetycznych ścieżek starzenia się ryb doprowadzi do powstania celów dających się uzależnić od narkotyków u ludzi. Wątpi, czy szlak insulinowy, który ma udowodniony związek z długowiecznością u much i glisty, może być powiązany z długością życia człowieka. „Dowody na to, że jest to główny czynnik starzenia się człowieka, są stosunkowo nieliczne” – powiedział, zauważając, że nie było żadnych stulatków ze zidentyfikowanymi nowymi mutacjami w ścieżce sygnalizacji insuliny.

Mimo to publikacja dała mu nadzieję. „Ta sieć flawonoidów – to naprawdę nowa rzecz i zasługuje na zbadanie” – powiedział.

Bibliografia

1. Trester, S. i in. Zbieżna genomika długowieczności ryb skalnych podkreśla genetykę zmienności długości życia człowieka. adw. nauk ścisłych 9, eadd2743 (2023).
2. Van Voorhies, WA & Ward, S. Warunki genetyczne i środowiskowe, które zwiększają długowieczność Caenorhabditis elegans zmniejszyć tempo przemiany materii. Proc Natl Acad Sci USA 96, 11399-11403 (1999).
3. Paaby, AB & Schmidt, PS Analiza genetyki długowieczności w muszka owocowa. Latać 3, 29–38 (2009).
4. Blüher, M., Kahn, BB & Kahn, CR Wydłużona długowieczność u myszy pozbawionych receptora insuliny w tkance tłuszczowej. Nauka 299, 572–574 (2003).
5. Chen, L. i in. Wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe stanu zapalnego modulowane przez flawonoidy dietetyczne: najnowsze dowody. Krytyczne recenzje w naukach o żywności i żywieniu 58, 2908–2924 (2018).