Зв’язок профілів експресії серцевих генів та ETS2 із мінливістю тривалості життя у щурів
Пов’язані дані
РЕЗЮМЕ
Вступ
Визначення генів, що сприяють збільшенню тривалості життя, є центральним для сучасних дослідницьких досліджень у галузі геронтології. Протягом останнього десятиліття дослідники виявили численні гени та варіанти генів, які збільшують тривалість життя в простих модельних системах, таких як S cerevisiae, C elegans та D melanogaster (Biteau et al., 2011; Partridge, 2011), і подальший аналіз в системах ссавців підтримує генетична основа довголіття. Однак тривалість життя залежить від виду та штаму, а тривалість життя лише частково знаходиться під генетичним контролем (Campisi and Yaswen, 2009; Rikke et al., 2010; Sinclair and Michan, 2007). Отже, обмеження в харчуванні, яке, як правило, сприяє довголіттю різних видів ссавців (Kapahi and Katewa, 2010), може також скоротити тривалість життя залежно від штаму (Nelson et al., 2010). Отже, довголіття у ссавців, за відсутності хижацтва або хвороби, є наслідком різноманітних генних дій та обмінних процесів, і в даний час неможливо апріорі знати, чи сприятиме певний генний продукт сприяти збільшенню тривалості життя (Martin, 2002; Zahn та ін., 2007). Ця невизначеність ускладнюється тим фактом, що деякі гени, пов’язані з довголіттям, можуть функціонувати специфічно для органу.
Для подальшого з'ясування молекулярної основи мінливості нормальної тривалості життя у ссавців ми постулювали, що КМ експресують унікальні набори генів, пов'язаних із виживанням. Щоб перевірити цю гіпотезу, ми дослідили експресію генів у серцях із трьох плям щурів з різною абсолютною тривалістю життя. Ми повідомляємо про ідентифікацію унікального набору генів, що передбачає смертність, та одного фактора транскрипції (TF), безпосередньо причетного до втрати СМ. Цей TF регулюється гетерогенно в КМ in vivo і спеціально сприяє запрограмованому некрозу in vitro, який, принаймні частково, сприяє серцевому компоненту неоднорідності довголіття, який спостерігається у щурів.
Результати
Аналіз мікрочипів та прогнозування генів, пов’язаних із довгім довголіттям
Для ідентифікації розшифровок зі зміненим достатком, що передбачають відносну тривалість життя, ми створили транскриптомічні профілі чоловічих сердець Fisher (F) 344 та Wistar щурів у залежності від віку (рис. 1 та S1A). Замість того, щоб просто повідомляти про суттєві відмінності та зміни складності ряду транскриптів, ми «виправили» абсолютну змінну «вік» на «відносну тривалість життя» та реорганізували всі дані мікрочипів у групи смертності (тобто класи) на основі кумулятивної ймовірності смерті в вказаний вік у кожній когорті щурів (рис. 1 та S1B, таблиця 1). Потім ми проаналізували реорганізовані та комбіновані дані від обох штамів, використовуючи варіант найближчої класифікованої стиснутої центроїдної класифікації, який називається Prediction Analysis of Microarrays (PAM), який спочатку був розроблений для класифікації та прогнозування діагностичних характеристик зразків раку. Ми спеціально застосували PAM для прогнозування груп смертності на основі профілів експресії генів та кривих відносної смертності (Schaner et al., 2003; Sorlie et al., 2003). Потім «навчання» PAM використовувалося для ідентифікації транскриптів генів, центроїд яких був стабільним у зразках того ж класу від щурів F344 та Wistar, а перехресна перевірка PAM використовувалася для статистичної ідентифікації мінімального набору генних транскриптів (n = 252), що найкраще характеризує кожен клас (рис. 2А). Помилки тесту PAM також були розраховані для точності прогнозування (рис. 2B).
Це дослідження було розроблене для використання наборів даних мікрочипів, нормалізованих до "відносної тривалості життя" для ідентифікації транскриптів генів, що передбачають групи довголіття. Дані були згруповані, ідентифіковані цис- та транс-фактори, а дані проаналізовані як функція смертності з використанням 3 штамів щурів. Отримані дані використовувались для ідентифікації незалежних від штаму та вікових ФТ, які імітували та, можливо, регулювали експресію інформативного набору генів. Були проведені функціональні аналізи, щоб визначити, як один фактор може сприяти мінливості довголіття у гризунів.
Таблиця 1
Вікові групи та групи відносної смертності
| Fisher 344 (F344) | 1–3 дні (NNCM) | ||
| 3 місяці (ACM) | 0% | ||
| 6 місяців | 6 | 0 | |
| 12 | 12 | 4 | |
| 18 | 18 | 8 | |
| 24 | 24 | 30 | |
| 30 | 30 | 80 | |
| Вістар (W) | 6 місяців | 6 місяців | 0% |
| 12 | 12 | 4 | |
| 18 | 17/18 | 8 | |
| 23/24 | 23/24 | 30 | |
| 27 | 27 | 80 | |
| Фішер × Браун Норвегія (F/N) | 2 місяці | 0% | |
| 6 місяців | 6 | 0 | |
| 12 | 4 | ||
| 16 | 8 | ||
| 24 | 20 | ||
| 32 | 30 | ||
| 36 | 36 | 80 |