Ljudi i druge životinje nose lažne sekvence DNK u svojim genomima koje se nazivaju prenosivi elementi (TE). Kako bi spriječili prenošenje TE na svoje potomstvo, oni koriste put piRNA u svojim reproduktivnim organima kako bi blokirali elemente da budu aktivni u njihovoj spermi i jajnim stanicama. Sa novom studijom o muhama, biolozi sa Univerziteta Brown su prvi koji su pokazali da anti-TE aktivnost piRNA puta djeluje i u normalnom nereproduktivnom tjelesnom tkivu, masnom tijelu muhe, i da pomaže u održavanju života životinja.
"Potrebno je za normalno zdravlje i dugovječnost", rekao je dr. Stephen Helfand, stariji autor studije u Nature Communications i profesor biologije na Univerzitetu Brown.
Većina prethodnih izvještaja o piRNA na radu izvan reproduktivnih organa bila je u karcinomu ili matičnim ćelijama, a jedna studija sugerira da bi također mogla biti prisutna u podskupini neurona mušice, ali niko nikada nije mjerio njene posljedice u normalnom stanju zdravlje i starenje.
U eksperimentima koje je vodio Brown diplomirani student Brian Jones, istraživački tim je pratio nekoliko komponenti puta, kao što je prisustvo piRNA i ekspresija povezanih gena "piwi" i "flamenko" u masnom tjelesnom tkivu od muva. Masno tijelo je slično masnom i jetrenom tkivu kod sisara i također doprinosi imunološkom sistemu muva.
Značajni efekti na zdravlje
Kada su istraživači potvrdili da je piRNA put aktivan u normalnom, zrelom tjelesnom tkivu, sproveli su nekoliko eksperimenata kako bi vidjeli šta se dogodilo s muhama kada su izbacili komponente puta. Na primjer, s nestankom piwi gena, muhe su imale znatno manje piRNA od muva koje su imale kopiju.
Da bi vidjeli da li je kompromitovani put doveo do neprovjerene transkripcije TE, istraživači su koristili metodu koja čini da ćelije svijetle zeleno kada se određeni TE kreću unutar genoma. Muhe bez piwija zasvijetlile su jarko.
Prema drugim mjerama, istraživači su otkrili da su muhe kojima nedostaje piwi doživjele povećano oštećenje DNK u poređenju sa mušicama s aktivnim piwi genom, a muhe kojima nedostaje piwi ili flamenko imale su manje masti od kontrola. Muhe bez piwija brže su podlegle gladi, a muhe sa bilo kojim od gena koji su izbačeni živele su znatno kraće od muva sa radnom kopijom oba gena.
Konkretno, oko četiri od pet muva sa aktivnim piwi genom su još bile žive u dobi od 60 dana, ali su praktično sve muhe bez piwi bile mrtve mnogo prije toga. Među muvama sa netaknutim genom za flamenko, otprilike polovina je još bila živa 60 dana, dok su one bez flamenka umrle.
U još jednom eksperimentu, tim je testirao može li ljudski lijek protiv HIV-a nazvan 3TC ili lamivudin, koji blokira korak potreban za stvaranje više transpozivnog elementa DNK, spasiti muhe bez flamenka. To je u značajnoj mjeri omogućilo mnogim muhama kojima nedostaje flamenko da prežive posljednjih 60 dana.
U budućim eksperimentima, laboratorija Helfand planira isprobati druge metode produženja životnog vijeka muva, na primjer prekomjernom ekspresijom komponenti piRNA puta.
Biologija starenja
Otkriće da put piRNA funkcionira u potpuno razvijenom, zdravom, nereproduktivnom tjelesnom tkivu i štiti zdravlje i životni vijek je važno otkriće, rekao je Helfand, ali još nije jasno dokle ovo otkriće može odvesti biologiju starenja.
"Samo identifikujemo da se nalazi u ovom specifičnom tkivu, i ostavljamo prostor za mogućnost da može biti u drugim tkivima u tijelu koja nisu gonada, a to može biti slučaj i sa drugim i životinje", rekao je Džons. "Moguće je da ovaj put ima ulogu u drugim somatskim tkivima."
Takođe nije jasno da li piRNA put ima slične efekte na zdravlje sisara, a posebno ljudi.
Ali posljednjih godina Helfand i kolege iz Browna objavili su nekoliko radova koristeći različite modele, uključujući ljudske ćelije, koji zajedno snažno povezuju starenje, povećanu aktivnost TE, loše zdravlje i smanjenu dugovječnost. Nalazi su ih naveli da postave "transpozonsku teoriju starenja."
Sada sa federalnim grantom od 9,6 miliona dolara koji je dodijeljen ranije ove godine, Helfandov bliski kolega John Sedivy, profesor biologije, predvodi trogodišnji napor više institucija da testira teoriju i utvrdi da li su intervencije moguće.
