La regulación genética puede ser la clave para una vida más larga

Los investigadores encontraron que los organismos longevos a menudo muestran una alta expresión de genes involucrados en la reparación del ADN, el transporte de ARN y la organización del citoesqueleto, y una baja expresión de genes involucrados en la inflamación y el consumo de energía.

Científicos de la Universidad de Rochester interesados ​​en la genética de la longevidad están proponiendo nuevos objetivos para combatir el envejecimiento y los trastornos relacionados con la edad.

La selección natural ha creado mamíferos que envejecen a ritmos muy diferentes. Las ratas topo desnudas, por ejemplo, pueden vivir hasta 41 años, 10 veces más que los ratones y otros roedores de tamaño comparable.

¿Qué causa una vida útil más larga? Una pieza importante del rompecabezas, según un estudio reciente de biólogos Universidad de Rochester, se encuentran en los mecanismos que controlan la expresión génica.

Vera Gorbunova, profesora Doris Jones Cherry de Biología y Medicina, el primer autor Andrei Seluanov, Jinlong Lu, becario postdoctoral en el laboratorio de Gorbunova, y otros investigadores estudiaron los genes asociados con la longevidad en un artículo publicado recientemente. Metabolismo celular.

Sus hallazgos mostraron que dos mecanismos reguladores que gobiernan la expresión génica, conocidos como redes circadianas y pluripotenciales, son cruciales para la longevidad. Los hallazgos tienen implicaciones para comprender cómo se produce la longevidad, además de proporcionar nuevos objetivos para combatir el envejecimiento y los trastornos relacionados con la edad.

Al comparar los patrones de expresión génica de 26 especies con diferentes esperanzas de vida, los biólogos de la Universidad de Rochester descubrieron que las características de los diferentes genes están controladas por redes circadianas o de pluripotencia. Crédito: Ilustración de la Universidad de Rochester / Julia Joshpe

Comparación de genes para la longevidad

Los investigadores analizaron los patrones de expresión génica de 26 especies de mamíferos con una esperanza de vida máxima que va desde los dos años (musarañas) hasta los 41 años (ratas topo desnudas). Identificaron miles de genes que estaban positiva o negativamente correlacionados con la longevidad y asociados con la vida útil máxima de la especie.

Descubrieron que las especies longevas tendían a tener una menor expresión de genes implicados en el metabolismo energético y la inflamación. y alta expresión de los genes implicados[{» 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.