Wetenschappers die de geheimen van cellulaire veroudering willen ontrafelen, hebben een gen geïdentificeerd dat veroudering veroorzaakt, een fenomeen waarbij cellen stoppen met delen.

Senescentie is een natuurlijk verschijnsel in het leven van een cel, en onderzoekers hebben om een ​​aantal redenen geprobeerd er meer over te weten te komen. Eerst, het is verbonden met ouderdom:men denkt dat senescente cellen bijdragen aan hartaandoeningen, artritis, staar en een hele reeks andere leeftijdsgebonden aandoeningen. Tweede, een gebrek aan veroudering is een kenmerk van kankercellen, die dit proces omzeilen om op een ongecontroleerde manier te repliceren.

De nieuwe studie – online gepubliceerd op 20 juni in Moleculaire Omics , een tijdschrift van de Royal Society of Chemistry - belicht genen die betrokken zijn bij cellulaire veroudering, en benadrukt een in het bijzonder die nauw verbonden lijkt met dit cruciale biologische proces.

Bij experimenten, Onderzoekers van de Universiteit van Buffalo ontdekten dat een gen genaamd CD36 ongewoon actief is bij oudere, verouderende cellen.

Bovendien, wetenschappers waren in staat om jonge, gezonde cellen om te stoppen met delen door de CD36-activiteit in die cellen te verhogen. Het effect verspreidde zich naar nabijgelegen cellen, waarbij bijna alle cellen in een petrischaal tekenen van veroudering vertoonden terwijl slechts een klein deel van die cellen - ongeveer 10 tot 15 procent - CD36 tot overexpressie bracht. Nieuwe cellen die in het groeimedium (een soepele substantie) werden geplaatst waarin voorheen de verouderde cellen zaten, stopten ook met repliceren.

"Wat we vonden was zeer verrassend, " zegt Ekin Atilla-Gokcumen, doctoraat, een assistent-professor scheikunde aan het UB College of Arts and Sciences. "Senescentie is een zeer complex proces, en we hadden niet verwacht dat het veranderen van de expressie van één gen het zou aanwakkeren, of hetzelfde effect veroorzaken in omliggende cellen."

De resultaten wijzen op CD36 als een spannend onderwerp voor toekomstig onderzoek. De exacte rol van het gen bij veroudering blijft een mysterie:wetenschappers weten dat het gen het lichaam begeleidt bij het bouwen van een eiwit met dezelfde naam dat zich op het oppervlak van cellen bevindt, maar de functies van dit eiwit worden nog bestudeerd. Voorgestelde activiteiten omvatten het helpen van cellen bij het importeren van lipiden, en het beïnvloeden van hoe deze lipiden in cellen worden gebruikt.

"Ons onderzoek identificeert CD36 als een kandidaat voor verder onderzoek. Senescentie is een fundamenteel aspect van het zijn van een cel, maar er is nog veel dat we niet weten, " zegt Omer Gokcumen, doctoraat, een assistent-professor biologische wetenschappen aan het UB College of Arts and Sciences. "Senescentie lijkt implicaties te hebben voor ouderdom en kanker, dus het is erg belangrijk om het te begrijpen."

Atilla-Gokcumen en Gokcumen leidden het onderzoek. De eerste auteurs waren UB chemie Ph.D. student Darleny Lizardo en UB biologische wetenschappen postdoctoraal onderzoeker Marie Saitou, die een prijs won voor een lezing over dit werk tijdens het UB Postdoctoral Research Symposium in juni.

Inzoomen op een belangrijk gen

De wetenschappers wilden CD36 niet onderzoeken.

In plaats daarvan, ze begonnen met een paar brede doelen:ze wilden alle genen in kaart brengen die verband houden met senescentie, en ze wilden een beter begrip krijgen, vooral, van lipide-gerelateerde genen die bij dit proces betrokken zijn. (Eerdere studies hebben aangetoond dat lipiden een rol spelen bij cellulaire veroudering.)

CD36 kwam naar voren als een interessant gen in experimenten die waren ontworpen om deze vragen te beantwoorden.

Eerst, via een techniek genaamd transcriptomics, wetenschappers identificeerden CD36 als een van de twee lipide-gerelateerde genen die hun activiteit het meest opvoeren in senescente cellen. (Dit deel van het onderzoek werd gedaan op twee soorten cellen - menselijke huid en longfibroblasten - en de bevindingen waren geldig voor beide celtypen.)

CD36 dook weer op in een tweede test, deze is een genetische analyse van alle lipide-gerelateerde genen die tijdens het ouder worden in een hogere versnelling kwamen. Binnen deze groep genen, CD36 viel op als een van de meest variabele bij mensen, wat betekent dat de DNA-sequentie van het gen zeer waarschijnlijk van persoon tot persoon zal verschillen. Een dergelijke diversiteit kan een indicator zijn van functionele variatie, waarin verschillende omgevings- en evolutionaire druk aanleiding geven tot een reeks nuttige mutaties in een sterk tot expressie gebracht gen dat een belangrijk doel dient, zegt Gokcumen.

"We waren niet op zoek naar CD36, " zegt Gokcumen. "We hebben ons onderzoek breed benaderd, met behulp van transcriptomics en een evolutionair raamwerk om genen en eiwitten te identificeren die fundamenteel zijn voor het verouderingsproces. Uiteindelijk, CD36 viel in beide gevallen op als een uitbijter. Dat is best mooi - een boeiende manier om biologisch onderzoek te doen."