Що найсимпатичніший зимовий сплячок може навчити нас здоровому старінню Пейдж Браун Жарро Життя і
Дослідження зимових сплячих тварин виявляють зв’язок між метаболізмом та довжиною теломер, яка зменшується у міру старіння. Окислювальний стрес, пов’язаний із укороченням теломер, також багато в чому пов’язаний з метаболізмом - включаючи те, що ми їмо і коли це їмо. Періоди сплячки (і голодування ?!) зменшують окислювальний стрес і можуть з часом зберегти теломери.
Це повідомлення у гостьовому блозі Сари Уілбур, під редакцією Пейдж Жарро на LifeOmic. Сара вперше вимірює довжину теломер у арктичних ховрахів для своєї магістерської роботи в Університеті Аляски Фербенкс. Минулого літа Сара поїхала з групою дослідників на польову станцію Тоолік, щоб захопити 25 вільноживучих арктичних ховрахів. Білки були поселені в Університеті Аляски в місті Фербенкс протягом усього сезону їх сплячки, і вони розкривають підказки щодо того, як можуть бути пов’язані метаболізм і довжина теломер (захисні ковпачки ДНК на кінці наших хромосом, які скорочуються в міру старіння). У цих білок можуть бути надто довгі теломери, можливо, завдяки їх довгому сну. Метаболізм і клітинний обіг пов'язані з укороченням теломер ... звідси і зацікавленість дослідників у сплячках!
Подивіться, подивіться назовні. Кожен організм, який ви можете побачити, і багато з тих, яких ви не можете, оснащені нескінченно маленькими «годинниками», які відстежують вік кожної клітини. Ці годинники відомі як теломери - це повторювані послідовності ДНК, які захищають кінці хромосом - структури, що організовують наші гени - від деградації. Ви можете думати про них як про пластикові або металеві кутики, які закривають кінці шнурків і захищають їх від зношування. Якби ваші хромосоми були шнурками на черевиках, аглети були б теломерами.
У всіх еукаріотів або організмів з мембранозв’язаним ядром (від дріжджів до ховрахів до людини) послідовність теломер однакова: TTAGGG, повторене тисячі разів. Оскільки теломери всередині клітини з часом скорочуються внаслідок нормального клітинного поділу та метаболічного стресу, активуються молекулярні шляхи, які змушують клітину припинити ділення - стан, відомий як старіння - або загинути. Накопичення застарілих клітин в організмі пов’язане зі старінням та багатьма типами дегенеративних захворювань.
Щоб зберегти теломери неушкодженими в наших стовбурових клітинах і клітинах статевої лінії, фермент, відомий як теломераза, може бути завербований до теломерів для заміщення втрачених нуклеотидів. Хоча корисна в цих клітинах-попередниках, надмірно активна теломераза в наших соматичних (тілесних) клітинах створює проблему: 50–100% пухлин (залежно від тканини) мають виявлену активність теломерази. Як не дивно, як короткі теломери (які спричиняють накопичення старечих клітин), так і довгі теломери (тривалі довгими через неадекватну активність теломерази) беруть участь у розвитку раку.
З моменту свого відкриття в кінці 1970-х років Елізабет Блекберн та Джозефа Галла теломери зачарували генетиків і, дедалі більше, громадськість. Дослідникам цікаво, як довжина теломер змінюється з часом, наслідки деградованих теломер для ініціювання та прогресування раку, а також довжина теломер перед такими фізіологічними проблемами, як окислювальний стрес. Вчених і ширшу аудиторію цікавить, як довжина теломер може передбачити довголіття і як спосіб життя може вплинути на їх цілісність.
На жаль, здається, не існує простого, прямого зв’язку між довжиною теломер і тим, скільки років організму. Загалом, теломери з віком укорочуються у більшості таксонів. Однак довжина теломер у двох особин одного виду, що відповідають віку, може бути сильно різною і різнитися в тканинах на основі генетики, різної швидкості поділу клітин, рівня специфічного для теломеру пошкодження ДНК або різниці в реакції клітин на укорочення теломер. Наприклад, ваш батько у віці 70 років може мати довші теломери в деяких тканинах, ніж ви, у віці 30 років, залежно від факторів, перелічених вище.
З'ясування механізмів, що впливають на укорочення теломер, особливо шляхом досліджень in vivo на широкому діапазоні модельних організмів, допомагає нам зрозуміти цей динамічний і складний процес. Така робота може колись висвітлити міцний зв’язок між довжиною теломер та тривалістю життя.
Одним із факторів між довжиною теломер і тривалістю життя може бути метаболізм ...
Я аспірант Університету Аляски Фербенкс. Моя робота зосереджена на динаміці довжини теломер у найекстремальнішому зимовому сплячому організмі ссавців, арктичному ховрахі (Urocitellus parryii). Ця тварина впадає в сплячку та виживає через температуру замерзання більше половини кожного року!
Я знайшов натхнення для своїх досліджень на Міжнародному симпозіумі сплячки 2016 року в Лас-Вегасі. Фізіолог Томас Руф з Університету ветеринарної медицини у Відні поділився новими дослідженнями динаміки теломер у помірному сплячому режимі, їстівній соні (Glis glis). З ДНК, вилученою з клітин щік під час перед і після зимової сплячки, віденські дослідники виявили, що довжина теломер зменшувалася протягом року, і що цей ефект найкраще пояснюється кількістю збуджень (іншими словами, соня, яка більше збуджувалася під час сплячки, мала більшу кількість укорочення теломер). Завдяки щасливій серії подій я зміг поїхати до Відня в 2017 році, щоб разом з Руфом та колегами розробити власний аналіз для вимірювання довжини теломер у сплячих арктичних ховрахів.