Dieren aan de vroege takken van de levensboom, zoals kwallen en zeesponzen, trotseren de gebruikelijke conventies van veroudering. Sommige tonen het vermogen om beschadigde of ontbrekende weefsels te regenereren, veroudering te stoppen of om te keren, en in het geval van ten minste één kwallensoort een vorm van 'onsterfelijkheid'. Een nieuwe studie van onderzoekers van de University of California, Davis en Harvard Medical School werpt een gedetailleerde blik op een groep eiwitten genaamd sirtuins, gekoppeld aan bescherming tegen celbeschadiging en veroudering, bij deze dieren en in de rest van het dierenrijk. Het werk werd op 6 september gepubliceerd in Molecular Biology and Evolution .

David Gold, assistent-professor bij de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen, UC Davis College of Letters and Science; en David Sinclair, Harvard Medical School, wilden de evolutie van sirtuïnes reconstrueren met speciale aandacht voor de weinig bestudeerde dieren op de vroege takken van het leven.

"Het grote voordeel is dat er al vroeg in de evolutie van dieren een straling van sirtuïnes was, met een aanzienlijke hoeveelheid verlies in de tijd. Als je alleen naar modelorganismen kijkt (d.w.z. gist, rondwormen, fruitvliegen, zoogdieren) lijkt het alsof het aantal Het aantal sirtuins is in de loop van de evolutie toegenomen, maar we beschrijven meerdere sirtuins die nog niet eerder zijn herkend en die voornamelijk worden aangetroffen in vroeg vertakte dieren zoals kwallen, zeeanemonen en zeesponzen, "zei Gold.

Het laboratorium van Sinclair hielp oorspronkelijk bij het ontdekken van het verband tussen sirtuin en veroudering in gist en het verband tussen sirtuin-eiwitten en een lang leven bij zoogdieren.

"Een van mijn specialiteiten is het reconstrueren van de evolutie van genfamilies over lange tijdschalen. Dus ik stelde voor dat we de verspreiding van sirtuins bij vroege dieren onderzoeken om te zien of er een verband is tussen sirtuin-kopieën en hun ongewone levensduur," zei Gold.

Meer dan 15.000 sirtuin-eiwitten zijn geïdentificeerd in meer dan 6.000 soorten levende wezens. Sirtuïnes zijn betrokken bij het metabolisme van nicotinamide-adenosine-dinucleotide, of NAD, dat een centrale rol speelt bij het energiemetabolisme, DNA-herstel en andere vitale processen in cellen. Sirtuins en NAD zijn betrokken bij twee hoofdroutes, elk met een ander eiwit, NAMPT of PNC1. NAMPT-routes worden gevonden in zoogdieren en bacteriën, terwijl PNC1 wordt gevonden in fruitvliegen, gist en rondwormen. Bovendien hebben de meeste eukaryoten meerdere versies van sirtuin.

Sirtuins verschijnen vroeg in de evolutie

Omdat ze zo belangrijk zijn, moeten sirtuïnes, NAMPT en PNC1 heel vroeg in de evolutie van het leven zijn verschenen. Maar sindsdien hebben ze veel veranderingen en variaties ondergaan in de verschillende takken van het leven.

Gold en Sinclair zochten naar sirtuin-achtige eiwitten van verschillende dieren in openbare databases en verzamelden ze op een evolutionaire boom. Ze richtten zich op de vroeg vertakte dierlijke phyla:Porifera (zeesponzen), Ctenophora (kamgelei), Placozoa (amoebe-achtige dieren) en Cnidaria (zeeanemonen, koralen, kwallen en hydra's).

De onderzoekers ontdekten meerdere nieuwe sirtuïnes, vooral bij de vroeg vertakte dieren. De laatste gemeenschappelijke voorouder van alle dieren had minstens negen sirtuïnes, vonden ze. Sinds die verre tijd is er een complex patroon van winst en verlies. Nieuwe sirtuin-genen gevormd uit duplicaties van oude. Sommige families van eiwitten verdwenen in één lijn van dieren, maar werden tot op de dag van vandaag bewaard in andere.

De eerste dieren hadden genen voor zowel NAMPT als PNC1, maar deze zijn herhaaldelijk uit lijnen verdwenen. Er lijkt geen duidelijk patroon te zijn waarom een ​​​​moderne groep dieren ook verloren of vastgehouden heeft, of waarom het sommige sirtuïne-eiwitfamilies heeft, maar andere niet, zei Gold. Ook lijkt er geen direct verband te zijn tussen een bepaalde sirtuin-familie en een lang leven, zei hij. De ontdekking van extra sirtuin-genen in vroeg vertakte dieren is echter opwindend en zou een sleutelrol kunnen spelen in hun levensduur en unieke levensgeschiedenisstrategieën.

"We weten nog niet wat het verband is tussen deze extra kopieën van het sirtuin-gen en de ongewone levensgeschiedenissen van vroeg vertakte dieren. Dat is de volgende stap," zei Gold. + Verder verkennen

Stimuleren van Sirt4-genactiviteit verlengt de gezonde levensduur van fruitvliegjes