회충의 DNA에서 몇 가지 주요 유전자를 조정함으로써 과학자들은 동물의 수명을 약 500 % 연장했습니다.
그것은 인생에서 큰 도약입니다 : 평균 회충은 약 3-4 주 동안 산다. 그러나 DAF-2와 RSKS-1의 두 가지 특정 유전자가 방해받지 않으면 몇 달 동안 생존 할 수 있습니다.
과학자들은이 유전자가 꺼 졌을 때 벌레와 다른 생물의 수명이 증가한다는 것을 지적하면서이 유전자를 수명과 연결해 왔습니다. 그러나 노화 과정에서 유전자의 정확한 역할은 미스터리로 남아 있습니다.
연구자들은이 두 유전자와 미토콘드리아 사이의 점들을 연결 시켰습니다. 미토콘드리아는 세포 전체에 연료를 공급하는 작은 발전소입니다. 2019 년 Cell Press 지에 발표 된 연구에 따르면, 미토콘드리아는 유기체가 노화되면서 오작동하기 시작하지만 DAF-2와 RSKS-1을 침묵시키는 것은 적어도 회충에서이 손상을 지연시키고 수명을 연장시키는 것으로 보입니다.
노화 방지 요법이 인간을 포함한 포유 동물에서 효과가 있는지는 시간 만이 알 수 있습니다.
도미노 효과
과학자들은 1990 년대 초 DAF-2와 노화 사이의 연관성을 처음으로 발견했습니다. 그 발견은 노화 연구에서 유전자와 그 부산물에 의해 주도되는 새로운 시대를 시작했습니다.
캘리포니아 노바 토 소재 벅 연구소의 교수 인 판 카이 카파 히 (Pankaj Kapahi)는“현장에서 게임 체인저와 같았다. 사람들이 단일 유전자가 수명을 연장 할 수 있다고 믿기 시작했기 때문에” .
시간이 지남에 따라 연구 그룹은 RSKS-1을 포함하여 더 긴 수명의 유전자를 발견했지만, 이러한 특수한 유전자 코드 세그먼트가 분리되어 작동하지 않는다는 증거가 많이 제시되었습니다. 대신, 그들은 다른 신호의 팀과 그들이 만들어내는 데 도움이되는 단백질과 협력하여 "신호 경로"로 알려진 일련의 세포 활동을 유발합니다. 신호 경로를 도미노의 행으로 생각하십시오-하나의 도미노가 넘어지면 다른 도미노에 빠지고 복잡한 연쇄 반응을 시작합니다.
DAF-2와 RSKS-1은 각각 중요한 신호 전달 경로, 즉 혈당 수준과 신진 대사 조절에 도움을주는 인슐린 신호 전달 경로와 세포가 단백질을 형성하는 방법과 따라서 어떻게 성장하고 증식 하는지를 변화시키는 TOR 경로에 있습니다. 그러나이 경로가 노화 된 유기체에서 어떻게 교차하는지는 알려져 있지 않다고 Kapahi는 말했다.
이 노화 방지 효과가 어디에서 나오는지 밝혀 내기 위해 Kapahi와 그의 동료들은 돌연변이 회충 세포를 조사하여이 두 유전자가 모두 꺼졌습니다. 연구팀은 "폴리 솜 프로파일 링 (polysomal profiling)"이라는 기술을 사용하여 어떤 순간에 세포가 어떤 단백질을 만들고 있는지 추적 할 수 있었다. 단백질 구성 동안, 세포는 다양한 메커니즘을 사용하여 특정 단백질의 생산을 증가 시키거나 다시 다이얼링 할 수있다. 연구팀은 돌연변이 웜에서 세포가 일반 웜보다 "시토크롬 c"라는 단백질의 복제본을 훨씬 적게 만들었다는 것을 발견했습니다.
여기에 미토콘드리아가 등장합니다 :
시토크롬 c는 미토콘드리아의 내막에 나타나며 음전하를 띤 전자가 그 구조를 통과하는 것을 돕는다. 단백질에서 단백질로의 전자 이동은 미토콘드리아가 연료를 생성하게하지만 돌연변이 웜에서는 시토크롬 c가 있어야하는 곳에 차이가 나타납니다. 평소처럼 효율적으로 연료를 생산할 수없는 미토콘드리아는 에너지 생산을 거부하고 대신 손상된 조직을 수리하는 데 집중합니다.
에너지 매장이 무너지면서 AMPK라고 불리는 연료 감지 효소가 높은 기어로 올라가 웜이보다 효율적인 형태의 에너지 대사로 전환하는 데 도움을줍니다. 이 복잡한 일련의 사건은 궁극적으로 세포가 건강하게 유지되고 노령층에 손상을주지 않는 오래 지속되는 회충을 생성합니다.
카파 히 박사는“단백질은 나이가 들어감에 따라 손상을 입히며 이러한 경로가 억제되면 손상이 줄어든다”고 말했다. 또한 연구에 따르면 근육과 뇌의 조직과 같은 특정 조직은 이러한 경로가 계속 유지되는 한 더 건강해질 수 있다고 덧붙였다.
벌레에서 인간까지
전반적으로, 돌연변이 웜은 노화 세포를 복구하기 위해 단백질과 에너지 생산 모두를 억제했다. 특히, 동물의 생식 세포에 시토크롬 c가 부족한 것이이 과정의 핵심이라고 생각했다. 그들은 웜이 저에너지 모드에있는 동안 재생산과 관련된 프로세스를 보류시킬 수 있다고 말했다.
카파 히 박사는 세포가 기아 상태로 밀려 나게되면 비슷한 영양 반응없이 세포 반응이 유사 해지면서 세포 신호는 몸이 자손 생산을 준비하는 데있어“종료”를 요구한다고 전했다. 이 아이디어는 1990 년대 오래된 회충에 대한 연구에서도 뒷받침됩니다. 이 연구에서 돌연변이 웜은 일반 웜보다 두 배나 오래 살았지만 자손의 양도 약 20 % 줄었습니다.
수동적 인 과정이 아니라, 회충에서의 노화는 신진 대사, 단백질 구성 및 잠재적 생식을 조절하기 위해 함께 작용하는 지저분한 생물학적 경로를 포함하는 것으로 보인다. 카파 히 박사는 인간에게는 비슷한 경로가 존재하지만 과학자들은 노화가 두 유기체에서 동일한 방식으로 작용하는지 여부를 여전히 모른다고 말했다. 인간의 노화는 더 복잡 할 수 있습니다.
하버드 의과 대학의 조교수이자 매사추세츠 종합 병원의 당뇨병 치료 책임자 인 Joseph Avruch 박사는“보존은 웜과 포유류 사이의 경로에있어 절대적인 차이가 아니라 중요한 차이가 존재한다.
인슐린 및 TOR 경로에서 신호 전달을 탬핑 다운하면 웜의 수명이 연장되는 것처럼 보이지만 인간이 동일한 반응을 보일지 여부는 확실하지 않습니다.
Avruch는“여기에서 확인 된 유전자 네트워크가 포유류에서 유사하게 기능한다면 약리학 적 개입이 가능 해졌다”고 말했다. 다시 말해서, 벌레에서 처음 수행 된 노화 방지 실험은 포유 동물에서 복제되어야합니다.
Kapahi는 노화 과정과 관련된 경로는 "벌레에 매우 특정한 것일 수있다"고 말했다. "그러나 우리는 이러한 질문을하지 않으면 절대 알 수 없습니다."
