Генетическое исследование показывает дегенерацию при старении червя

Исследование почвенной нематоды C. elegans дало фундаментально новые представления о процессе старения этих крошечных червей. По мере старения активность генов червя постепенно становится более турбулентной, а регуляция генов снижается. Поскольку дегенеративные процессы у червей и людей схожи, результаты исследования дают ключи к профилактике и лечению возрастных заболеваний. Исследователи из Вагенингенского университета публикуют свои выводы в онлайн-версии журнала Genome Research.

Нематода Caenorhabditis elegans имеет длину всего один миллиметр и обитает в почве. Этот червь часто используется в фундаментальных биологических исследованиях. Многие гены червя встречаются и у человека и выполняют схожие жизненно важные функции в таких процессах, как дыхание и деление клеток. Поэтому дегенеративный процесс у C. elegans является моделью для изменений, происходящих при старении человека.

Исследовательская группа под руководством Яна Камменги проанализировала активность всего генома C. elegans, который насчитывает около 18 000 генов. Измерения проводили как у молодых (40 часов), так и у старых нематод, уже не способных к размножению (214 часов), среди десятков различных штаммов червей с разным составом генома.

Сравнение активности показало, что у молодых нематод уровень экспрессии генов ровный и постоянный. У старых червей, напротив, наблюдается большая флуктуация в экспрессии генов. Некоторые группы генов имеют низкую экспрессию, гораздо ниже, чем у молодых червей, в то время как другие группы проявляют бурную активность, гораздо выше, чем у молодых. «Как крышка, слетающая с кастрюли с кипящей водой», — говорит одна из исследователей Ана Виньюэла.

Чтобы проверить, вызвана ли эта активность потерей регуляторных функций с возрастом, команда сравнила экспрессию генов различных штаммов с их геномом. Это сравнение показало, что количество генов, которые регулируют себя, с возрастом падает, в то время как количество генов, регулируемых из других частей генома, растет. Это означает, что регуляция происходит в несколько этапов, делая её более уязвимой для нарушений.

Однако эта картина имеет особое развитие. Ограниченный набор генов целенаправленно регулируется одной группой регуляторов. Было обнаружено, что этот набор генов способен продлевать продолжительность жизни C. elegans и поэтому имеет жизненно важное значение. Они играют важную защитную роль против всевозможных стрессовых факторов. «Мы обнаружили новые регуляторные факторы, которые играют роль в общей дегенерации генетического кода, влияющей на продолжительность жизни», — говорит Камменга.

Впервые исследование даёт понимание динамики регуляции экспрессии генов на протяжении всей жизни организма. По словам исследователя Бастена Снука, «великолепно видеть, что существуют наследственные паттерны экспрессии генов».

C. elegans — отличная модель для такого исследования. Мыши, крысы и другие подопытные животные, более похожие на человека, живут слишком долго, чтобы можно было провести полный тест на старение в больших масштабах. Экспериментальные генетические исследования на людях невозможны по практическим и этическим причинам.

Результаты можно использовать для более целенаправленного исследования вариаций экспрессии генов у пожилых людей и поиска регуляторов, сравнимых с червячьими. Это может привести к новым подходам для профилактики и лечения возрастных заболеваний, таких как некоторые виды рака.