Senųjų žuvų nestlings gimsta su sutrumpintomis telomeromis, greitai vystosi, miršta anksti • Polina Loseva • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Genetika, ornitologija, vystymosi biologija

Senųjų žuvų nestlings gimsta su trumpesniais telomerais, greitai vystosi, miršta anksti

Pav. 1. Kairėje – Zebra ragas, vyrai (į kairę) ir moterys. Dešinėje – kompiuterinio modelio chromosomos, raudona pabrėžiamos telomerų vietos. Vaizdai iš pinterest.com ir betterfamilyhealth.org

Telomerų ilgis – chromosomų galūnės – lemia ląstelės gebėjimą padalyti. Su telomerų sutrumpinimu, senėjimo procesai dažnai yra susiję. Tačiau vis dar nežinoma, ar kūno "senatvė" yra paveldima. Atliekant zebrų eksperimentą, mokslininkai išmatavo skirtingo amžiaus tėvų palikuonių telomero ilgį. Paaiškėjo, kad kuo vyresnis yra paukštis-tėvas, tuo trumpesnis yra paukščių telomeriai, tačiau tuo pat metu jie auga ir vystosi greičiau nei kiti.

1947 m. Albertas Lansingas atliko eksperimentus su rotiferiais ir nustatė, kad jaunų rotifers palikuonys gyvena ilgiau negu senųjų palikuonys (A. I. Lansingas, 1947 m. "Transmisinis, kaupiamasis ir grįžtamasis veiksnys senėjant"). Šis reiškinys yra vadinamas lansavimo efektas, ir per ateinančius dešimtmečius jiems pavyko išbandyti įvairius kitus organizmus, įskaitant stuburinius. Net apie žmogų mes žinome, kad vyresniųjų tėvų vaikai yra silpnesni, o gyvenimas yra trumpesnis (R. C Arslan ir kt., 2017 m. Vyresnio amžiaus tėvų vaikai). Motinos įtaka yra kur kas silpnesnė.Tačiau verta paminėti, kad žmonėms tyrimus visada stabdo daugelis veiksnių: situacija visuomenėje, medicinos būklė, force majeure (katastrofos ir epidemijos) ir tt Net jei studijuosite brolių ir seserų, gimimų iš to paties tėvo skirtingais metais, sunku įsitikinti, kad jų gyvenimo sąlygos yra vienodos. Nepaisant to, daugelyje kitų gyvūnų eksperimentai, kuriais siekiama palengvinti, patvirtino Lansingo efektą. Tai kelia klausimų: kokie mechanizmai yra tokie? Kokias savybes pagyvenusio tėvo vaikai perduoda palikuonims? Ir iš karto įtarimai patenka į telomerus.

Telomerai yra DNR segmentai, esantys chromosomų galuose ir susidedantys iš kartotinių nukleotidų sekų, neturinčių genetinės informacijos. Su kiekvienu ląstelių dalijimu telomerai sutrumpėja (žr. Telomero sutrumpinimą) – tai yra vadinamoji "replikacijos pabaiga" – ląstelės molekulinės mašinos negali nukopijuoti pačių DNR grandžių patarimų. Šios neapsaugotos sritys sunaikinamos, o visas siūlas tampa trumpesnis.

Telomerai veikia kaip buferis, apsaugantys DNR semantines dalis ir užkertant kelią jiems žlugti. Ląstelės gali stebėti jų telomerų ilgį.DNR baigiasi kilpomis, su kuriomis susiję baltymai. Kai sutrumpinamos kilpos, šie baltymai išsiskiria ir slopina ląstelių dalijimąsi. Tam tikru momentu, kai telomerai tampa per trumpi, ląstelė daugiau nebegali dalytis. Siekiant išsaugoti ląsteles, egzistuoja fermento telomerazė, užbaigianti telomerų sritis. Tačiau jis nėra aktyvus visuose organizmuose, o ne visuose organuose. Pavyzdžiui, suaugusiesiems – tik kamieninių ląstelių.

Manoma, kad Telomerės sutrumpinimas yra viena iš senėjimo priežasčių (žr. Nešvarių ekskavatorių narvai nėra tokie patys kaip pelių ląstelės, Elements, 2018 m. Vasario 28 d.). Ląstelės praranda galimybę dalytis, todėl kūnui vis sunkiau atsigauti po žalos. Būtų logiška manyti, kad kuo vyresnis organizmas, tuo trumpesni jo telomerų telomerai. Ir taip pat – kad kuo trumpesni telomerai yra chromosomos, kurias paveldėjo palikuonis, tuo trumpesnis jo gyvenimo trukmė.

Tačiau eksperimentiniai duomenys rodo nenuoseklius rezultatus. Pirma, nėra aiškios koreliacijos tarp telomeros ilgio ir gyvenimo trukmės. Pavyzdžiui, pelėse telomerazė veikia visą savo gyvenimą, o žmonėse ji veikia tik atskirose ląstelėse, tačiau tuo pat metu žmonės gyvena daug ilgiau.Antra, nėra vienareikšmio įrodymo, kad telomerai visame kūne sutrumpina amžių. Tai gali atsirasti atskirose ląstelėse ir audiniuose. Tačiau santykis tarp vidutinio telomerų ilgio ir amžiaus ar mirtingumo buvo nustatytas tik vyresniems kaip 60 metų žmonėms, prieš tai sunku nustatyti kokį nors modelį. Net vėžio ląstelėse, kurios gali būti laikomos nemirtingomis, telomerai ne visuomet yra daug ilgesni negu sveiki. Be to, eksperimentinis telomerų pailginimas dažnai kenkia naviko ląstelėms (J. P. de Magalhães, J. F. Passos, 2018 m. Stresas, ląstelių senėjimas ir organizmo senėjimas). Trečia, telomerų ilgis gali ne tik mažėti, bet ir padidinti gyvenimo laiką. Pavyzdžiui, kaip reakcija į palankias aplinkos sąlygas paukščiams (žr. Seišelų mariose, telomerų ilgis mažėja lėtesniais metais, "Elements", 03/05/2018).

Bet net jei mes vartosime telomerų ilgį kaip senėjimo žymeklį, ar jis gali būti paveldėtas? Dar nėra žinoma, ar telomero tėvo ilgis gali turėti įtakos telomeros palikuonių ilgiui ir ar jų ateities gyvenimas priklauso nuo jo. Aptariamo straipsnio autoriai atliko zebrovino tyrimą. Žinoma, kad apie juos telomero ilgis mažėja visą gyvenimą, o trumpesni teologai – jauniklyje, tuo trumpesnis jo gyvenimas (B.J. Heidinger ir kt., 2012 m. Telomero gyvenimo prognozė).Tačiau nieko nėra žinoma apie šio bruožo paveldėjimą. Eksperimento metu vienodo amžiaus moterys (norint panaikinti motinos amžiaus įtaką) susivėlė su jaunais (4 mėn.) Ir vyresniais (4 metų) vyrais (šių paukščių vidutinė gyvenimo trukmė yra 5 metai). Tada kiaušiniai buvo inkubuojami tais pačiais standartinėmis sąlygomis, o telomero ilgis buvo išmatuotas reguliariais intervalais.

Paaiškėjo, kad senų tėvų vaikai gyveno daug mažiau nei bendraamžiai (2 pav.). Per dvejus metus visi jie mirė, o pusė jaunų tėvų vaikų vis dar buvo gyvi.

Pav. 2 Jaunų viščiukų išgyvenamumas pagal amžių. Horizontaliai – dienų po išsiurbimo, vertikaliai – išgyvenusių paukščių jauniklių procentas. Mėlyna linija – jaunų tėvų vaikai, mėlynas – senų tėvų vaikai. Vaizdas iš aptariamo straipsnio

Telomerų ilgis viščiukams buvo nustatytas šiuo metodu. Išmatuota skirtingų DNR skaičius ląstelėse. Telomerinės DNR kiekis ir kontrolinio geno DNR kiekis buvo matuojamas atskirai. Kontrolinis genas buvo pasirinktas unikalus (ty jis atitiko tik vieną kartą kiekviename chromosomų komplekse), todėl jo skaičius lygus DNR rinkinių skaičiui ląstelėse. Ir telomerinė DNR sudaro daug kartų.Todėl, dalijant telomerinės DNR kiekį į kontrolinio geno kiekį, galima apytiksliai suvokti, kiek daug telomerinės DNR pakartojimų buvo kiekviename chromosomų rinkinyje, o tai apibūdina jo ilgį. Ir šis ilgis pasirodė esąs susijęs su tėvo amžiumi (3 pav., Kairėn). Vyresnio amžiaus tėvelių viščiukai vidutiniškai buvo 10% trumpesni. Kiti veiksniai (vaikų gimimo seka, embriono padėtis kiaušiniuose, jo lytis ir tt) neatitiko telomeratų ilgio.

Pav. 3 Kairėje – telomero ilgis skirtingo amžiaus tėvų palikuonyje penktoje inkubacijos dienoje. Dešinėje – embrionų, gautų iš skirtingų tėvų, dydis ketvirtą inkubacijos dieną (išmatuotas kaip pikselių skaičiaus logaritmas nuotraukoje). Mėlynos juostos – jaunų tėvų viščiukai, mėlynas – Chicks senus tėvus. Diagramos iš aptariamo straipsnio

Galima daryti prielaidą, kad laukinio tipo telomerų embrionai pablogės, nes jų ląstelių gebėjimas dalytis bus mažesnis. Tyrėjai fotografavo embrionus tuo pačiu didinimu ir išmatavo nuotraukos ilgį. Priešingai lūkesčiams paaiškėjo, kad embrionų dydis apskritai su telomerais nesumažėjo, bet padidėjo (3 pav., Dešinėje).Kai eksperimentai palygino to paties amžiaus embrionų dydžius, paaiškėjo, kad embrionai, kilę iš senų tėvų, yra didesni. Tai reiškia, kad jie auga ir vystosi greičiau.

Taigi eksperimentų metu pasirodė, kad vietinių tėvų amžius neigiamai veikia telomerų ilgį ir vaikų gyvenimo trukmę. Galima daryti prielaidą, kad vaikai tiesiog paveldės tėvo sutrumpintus telomerus. Tada galima tikėtis, kad telomerų ilgis yra paveldimas visiems gyvūnams. Bet tai nėra taip: ne visi tėvai su telomerais sutrumpėja sperma su amžiumi. Pavyzdžiui, žmonėms yra tiesa priešingai: kuo vyresnis žmogus, tuo ilgesnis yra spermos telomerai (D. T. A. Eisenbergas, C. W. Kuzawa, 2018 m. Kūno ilgis yra: mechanistinės, lyginamosios ir adaptyvios perspektyvos). Ir, nepaisant to, žmonės pagyvenusių tėvų vaikai taip pat yra vidutiniškai silpnesni nei jaunų tėvų vaikai. Be to, paukščiuose niekas dar nebuvo išmatuotas telomerų sperma, todėl mes nežinome, ar jie sutrumpėja su amžiumi ar ne.

Tačiau alternatyvus mechanizmas taip pat yra įmanomas. Galima įsivaizduoti, kad embriono telomerų ilgis įtakoja kitus veiksnius, pavyzdžiui, motinos hormonus. Anksčiau buvo parodyta, kad moteriškos patelės, poruotos su vyrais, turinčiais aukštą statusą (ir todėl senyvus), padidina testosterono kiekį organizme.Testosteronas, savo ruožtu, slopina antioksidantų (pvz., Melatonino) darbą. Kaip rezultatas, oksidacinis stresas vystosi ląstelėse (aktyviosios molekulės kaupiasi, kad sugadina ląstelių baltymus ir DNR). Šio straipsnio autoriai teigia, kad streso įtaka embrionui paspartėja telomero nuostoliai. Tačiau ši hipotezė dar turi būti išbandyta, pavyzdžiui, naudojant dirbtinį apvaisinimą, kad būtų eliminuojama hormonų koncentracijos įtaka.

Ypatingas dėmesys skiriamas tai, kad jauni tėvai seniai vystėsi greičiau. Galima daryti prielaidą, kad čia paslėptas kitas modelis: embrionų ląstelės, gautos iš senų tėvų, skirstomos greičiau (pavyzdžiui, esant motinų hormonų įtakai), todėl telomerai greičiau sutrumpėja. Tačiau jei mes atsižvelgiame į duomenis apie embrionų dydį ir telomerų ilgį, nepriklausomai nuo tėvo amžiaus, paaiškėja, kad tokio ryšio nėra. Priešingai, kuo ilgiau telomerai, tuo didesnis embrionas (vidutiniškai). Tuo pačiu metu galima daryti prielaidą, kad tie senyvo tėvų vaikai, kurie sugeba išspręsti telomero sutrumpinimo problemą, pasirodė esąs sėkmingesni ir apeina jaunų tėvų vaikus.

Šaltinis: J.C.Noguera, N. B. Metcalfe, P. Monaghan. Eksperimentinis demonstravimas, kad gyvenimo trukmė yra trumpesnė Karališkojo draugijos B procesas. 2018. DOI: 10.1098 / rspb.2018.0268.

Polina Loseva


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: