La regolazione genica può essere la chiave per una vita più lunga

I ricercatori hanno scoperto che gli organismi longevi spesso mostrano un’elevata espressione di geni coinvolti nella riparazione del DNA, nel trasporto dell’RNA e nella regolazione dello scheletro cellulare e una bassa espressione di geni coinvolti nell’infiammazione e nel consumo di energia.

I ricercatori dell’Università di Rochester interessati alla genetica della longevità propongono nuovi obiettivi per combattere l’invecchiamento ei disturbi legati all’età.

I mammiferi che invecchiano a velocità molto diverse sono stati formati dalla selezione naturale. Ad esempio, le talpe nude possono vivere fino a 41 anni, che è 10 volte la durata della vita di ratti e altri roditori di dimensioni simili.

Quali sono le cause della longevità? Un elemento cruciale del puzzle, secondo un recente studio dei biologi a Università di Rochester, Si trova nei meccanismi che controllano l’espressione genica.

Vera Gorbunova, Doris Jones Cherry Professore di Biologia e Medicina, Andrei Siluanov, primo autore della pubblicazione, Jane Long Lu, ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Gorbunova, e altri ricercatori hanno esaminato i geni legati alla longevità in un recente articolo pubblicato su metabolismo cellulare.

I loro risultati hanno indicato che due meccanismi regolatori che regolano l’espressione genica, noti come reti circadiane e reti pluripotenti, sono essenziali per la longevità. Le scoperte sono importanti per capire come si manifesta la longevità e per fornire nuovi bersagli per i disturbi anti-invecchiamento e legati all’età.

Grafico di lunga durata vs. di breve durata delle specie longeve

Confrontando i modelli di espressione genica di 26 specie con età diverse, i biologi dell’Università di Rochester hanno scoperto che le proprietà di diversi geni erano controllate da reti circadiane o reti di pluripotenza. Credito: illustrazione dell’Università di Rochester / Julia Joshby

Confronto dei geni della longevità

Con una durata massima della vita che va da 2 anni (toporagni) a 41 anni (ratti talpa nudi), i ricercatori hanno analizzato i modelli di espressione genica di 26 specie di mammiferi. Hanno scoperto migliaia di geni associati positivamente o negativamente alla longevità e collegati alla durata massima della vita della specie.

Hanno scoperto che le specie longeve tendevano ad avere una minore espressione di geni coinvolti nel metabolismo energetico e nell’infiammazione. e alta espressione di geni coinvolti[{” attribute=””>DNA repair, RNA transport, and organization of cellular skeleton (or microtubules). Previous research by Gorbunova and Seluanov has shown that features such as more efficient DNA repair and a weaker inflammatory response are characteristic of mammals with long lifespans.

The opposite was true for short-lived species, which tended to have high expression of genes involved in energy metabolism and inflammation and low expression of genes involved in DNA repair, RNA transport, and microtubule organization.

Two pillars of longevity

When the researchers analyzed the mechanisms that regulate the expression of these genes, they found two major systems at play. The negative lifespan genes—those involved in energy metabolism and inflammation—are controlled by circadian networks. That is, their expression is limited to a particular time of day, which may help limit the overall expression of the genes in long-lived species.

This means we can exercise at least some control over the negative lifespan genes.

“To live longer, we have to maintain healthy sleep schedules and avoid exposure to light at night as it may increase the expression of the negative lifespan genes,” Gorbunova says.

On the other hand, positive lifespan genes—those involved in DNA repair, RNA transport, and microtubules—are controlled by what is called the pluripotency network. The pluripotency network is involved in reprogramming somatic cells—any cells that are not reproductive cells—into embryonic cells, which can more readily rejuvenate and regenerate, by repackaging DNA that becomes disorganized as we age.

“We discovered that evolution has activated the pluripotency network to achieve a longer lifespan,” Gorbunova says.

The pluripotency network and its relationship to positive lifespan genes is, therefore “an important finding for understanding how longevity evolves,” Seluanov says. “Furthermore, it can pave the way for new antiaging interventions that activate the key positive lifespan genes. We would expect that successful antiaging interventions would include increasing the expression of the positive lifespan genes and decreasing the expression of negative lifespan genes.”

Reference: “Comparative transcriptomics reveals circadian and pluripotency networks as two pillars of longevity regulation” by J. Yuyang Lu, Matthew Simon, Yang Zhao, Julia Ablaeva, Nancy Corson, Yongwook Choi, KayLene Y.H. Yamada, Nicholas J. Schork, Wendy R. Hood, Geoffrey E. Hill, Richard A. Miller, Andrei Seluanov and Vera Gorbunova, 16 May 2022, Cell Metabolism.
DOI: 10.1016/j.cmet.2022.04.011

The study was funded by the National Institute on Aging. 

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