Het begrijpen van de factoren die veroudering beheersen, is een van de eindeloze bezigheden van de mensheid geweest. van de mystieke fontein van de jeugd tot praktische gezonde regimes om de levensverwachting te verlengen.

Een team van wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego heeft geholpen bij het ontcijferen van de dynamiek die bepaalt hoe onze cellen verouderen, en daarmee implicaties voor het verlengen van de menselijke levensduur. Zoals beschreven in een studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , een groep onder leiding van bioloog Nan Hao gebruikte een combinatie van technologieën in engineering, informatica en biologie om moleculaire processen te analyseren die veroudering beïnvloeden.

Naarmate cellen ouder worden, schade in hun DNA accumuleert in de loop van de tijd, leidend tot verval in normaal functioneren en uiteindelijk resulterend in de dood. Een natuurlijk biochemisch proces dat bekend staat als "chromatine-silencing" helpt het DNA te beschermen tegen schade. Het silencing-proces zet specifieke DNA-gebieden om van een losse, open staat in een gesloten staat, waardoor DNA-gebieden worden afgeschermd. Onder de moleculen die silencing bevorderen, is een familie van eiwitten - in grote lijnen geconserveerd van bacteriën tot mensen - bekend als sirtuïnes. In recente jaren, chemische activatoren van sirtuins hebben veel aandacht gekregen en worden op de markt gebracht als nutraceuticals om de chromatine-silencing te ondersteunen in de hoop het verouderingsproces te vertragen.

Maar tegelijkertijd, wetenschappers hebben ontdekt dat een dergelijke chromatine-uitschakeling ook voorkomt dat de beschermde DNA-regio's RNA's en eiwitten tot expressie brengen die biologische functies uitvoeren, en als een resultaat, overmatige silencing zou de normale celfysiologie kunnen doen ontsporen.

Met behulp van geavanceerde computationele en experimentele benaderingen in gist, waardoor de onderzoekers de chromatine-uitschakeling in ongekend detail door generaties heen konden volgen tijdens het ouder worden, de wetenschappers van UC San Diego ontdekten dat een volledig verlies van een dergelijke silencing leidt tot versnelde celveroudering en dood. Echter, de onderzoekers ontdekten op dezelfde manier dat continue chromatine-uitschakeling cellen ook tot een verkorte levensduur leidt.

Dus is chromatine-silencing of niet-silencing het antwoord om veroudering te vertragen? Het antwoord afgeleid van de nieuwe studie:Beide.

Volgens de onderzoekers is de natuur heeft een slimme manier ontwikkeld om dit dilemma op te lossen.

"In plaats van in de silencing- of silencing loss-staat te blijven, cellen wisselen hun DNA periodiek tussen de open (silencing loss) en gesloten (silencing) toestanden tijdens veroudering, "zei Hao. "Op deze manier, cellen kunnen een langere duur in beide toestanden vermijden, wat nadelig is, en een op tijd gebaseerde balans behouden die belangrijk is voor hun functie en levensduur."

Omdat ze hun experimenten in gist uitvoerden, de onderzoekers zeggen dat het analyseren van dergelijke dynamiek bij mensen waarschijnlijk veel complexer is en meer ingewikkelde studies vereist.

"Als cellen oud worden, ze verliezen hun vermogen om deze periodieke omschakeling vol te houden, resulterend in verouderde fenotypes en uiteindelijk de dood, " zei Hao. "De implicatie hier is dat als we cellen op de een of andere manier kunnen helpen om het schakelen te versterken, vooral als ze ouder worden, we kunnen hun veroudering vertragen. En deze mogelijkheid is wat we momenteel nastreven."

Hao schrijft de bevindingen toe aan een multidisciplinair team van UC San Diego-onderzoekers die complementaire expertise hebben en een gemeenschappelijke interesse delen in de studie van veroudering, inclusief faculteit, studenten en postdoctorale onderzoekers. Naast Hao's expertise in moleculaire biologie/kwantitatieve biologie, andere faculteitsleden in het team zijn Lorraine Pillus (Moleculaire Biologie), Jeff Hasty (Moleculaire Biologie/Bio-engineering) en Lev Tsimring (BioCircuits Institute). De PNAS paper markeert de eerste belangrijke bevindingen uit de samenwerking.

"Ik geloof dat deze samenwerking in de nabije toekomst veel nieuwe inzichten zal opleveren die ons begrip in de basisbiologie van veroudering zullen transformeren en zal leiden tot nieuwe strategieën om een ​​lang leven bij mensen te bevorderen, " zei Ha.