Natuurlijke selectie heeft zoogdieren voortgebracht die in dramatisch verschillende snelheden verouderen. Neem bijvoorbeeld naakte molratten en muizen; de eerste kan tot 41 jaar oud worden, bijna tien keer zo lang als knaagdieren van vergelijkbare grootte zoals muizen.

Wat zorgt voor een langere levensduur? Volgens nieuw onderzoek van biologen van de Universiteit van Rochester ligt een belangrijk stukje van de puzzel in de mechanismen die genexpressie reguleren.

In een paper gepubliceerd in Cell Metabolism , de onderzoekers, waaronder Vera Gorbunova, de Doris Johns Cherry-hoogleraar biologie en geneeskunde; Andrei Seluanov, hoogleraar biologie en geneeskunde; en Jinlong Lu, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Gorbunova en de eerste auteur van het artikel, onderzocht genen die verband houden met de levensduur. Hun onderzoek bracht specifieke kenmerken van deze genen aan het licht en onthulde dat twee regulerende systemen die genexpressie controleren - circadiane en pluripotentienetwerken - van cruciaal belang zijn voor een lang leven. De bevindingen hebben implicaties voor zowel het begrip van hoe de levensduur evolueert als voor het bieden van nieuwe doelen om veroudering en aan leeftijd gerelateerde ziekten te bestrijden.

Levensduurgenen vergelijken

De onderzoekers vergeleken de genexpressiepatronen van 26 zoogdiersoorten met verschillende maximale levensduur, van twee jaar (spitsmuizen) tot 41 jaar (naakte molratten). Ze identificeerden duizenden genen die verband houden met de maximale levensduur van een soort en die positief of negatief waren gecorreleerd met een lang leven.

Ze ontdekten dat langlevende soorten vaak een lage expressie hebben van genen die betrokken zijn bij energiemetabolisme en ontsteking; en hoge expressie van genen die betrokken zijn bij DNA-herstel, RNA-transport en organisatie van cellulair skelet (of microtubuli). Eerder onderzoek door Gorbunova en Seluanov heeft aangetoond dat kenmerken zoals efficiënter DNA-herstel en een zwakkere ontstekingsreactie kenmerkend zijn voor zoogdieren met een lange levensduur.

Het tegenovergestelde gold voor kortlevende soorten, die de neiging hadden om een ​​hoge expressie te hebben van genen die betrokken zijn bij energiemetabolisme en ontsteking en een lage expressie van genen die betrokken zijn bij DNA-herstel, RNA-transport en de organisatie van microtubuli.

Twee pijlers van een lang leven

Toen de onderzoekers de mechanismen analyseerden die de expressie van deze genen reguleren, ontdekten ze dat er twee belangrijke systemen in het spel waren. De negatieve levensduurgenen - die betrokken zijn bij het energiemetabolisme en ontstekingen - worden gecontroleerd door circadiane netwerken. Dat wil zeggen, hun expressie is beperkt tot een bepaald tijdstip van de dag, wat kan helpen de algehele expressie van de genen in langlevende soorten te beperken.

Dit betekent dat we op zijn minst enige controle kunnen uitoefenen over de negatieve levensduurgenen.

"Om langer te leven, moeten we een gezond slaapschema aanhouden en 's nachts blootstelling aan licht vermijden, omdat dit de expressie van de negatieve levensduurgenen kan verhogen", zegt Gorbunova.

Aan de andere kant worden positieve levensduurgenen - die betrokken zijn bij DNA-herstel, RNA-transport en microtubuli - gecontroleerd door wat het pluripotentienetwerk wordt genoemd. Het pluripotentienetwerk is betrokken bij het herprogrammeren van somatische cellen - alle cellen die geen reproductieve cellen zijn - in embryonale cellen, die gemakkelijker kunnen verjongen en regenereren, door DNA opnieuw te verpakken dat gedesorganiseerd raakt naarmate we ouder worden.

"We ontdekten dat evolutie het pluripotentienetwerk heeft geactiveerd om een ​​langere levensduur te bereiken", zegt Gorbunova.

Het pluripotentienetwerk en de relatie met positieve levensduurgenen is daarom "een belangrijke bevinding om te begrijpen hoe de levensduur evolueert", zegt Seluanov. "Bovendien kan het de weg vrijmaken voor nieuwe anti-verouderingsinterventies die de belangrijkste positieve levensduurgenen activeren. We zouden verwachten dat succesvolle anti-verouderingsinterventies de expressie van de positieve levensduurgenen zouden verhogen en de expressie van negatieve levensduurgenen zouden verminderen."