Blokovanie transpozónov by mohlo výrazne predĺžiť ľudský život

Okrem inštrukcií potrebných pre život sa v našej DNA nachádza aj množstvo mobilných genetických fragmentov, ktoré môžu spontánne ožívať, vytvárať svoje kópie, preskakovať do DNA a z nej, čím spôsobujú chaos v našich génoch. Tieto prvky, nazývané transpozóny alebo „skákajúce gény“, ožívajú zdanlivo z ničoho nič. Niekedy sa vložia do potrebných génov, ale ich chybné vloženie môže spôsobiť rakovinu, choroby a smrť buniek. Navyše je ich veľa – vedci odhadujú, že takmer polovicu (47 %) našej DNA tvoria transpozóny.

Jediný dôvod, prečo naše bunky môžu fungovať bez toho, aby podľahli chaosu a poškodeniu spôsobenému transpozónmi, je, že ich genóm dokáže umlčať. Po väčšinu nášho dospelého života sú tieto prvky uzamknuté v našich chromozómoch – viazané v pevne zvinutej a neprístupnej oblasti nazývanej heterochromatín. Vďaka tomuto mechanizmu sa rakovina vyskytuje pomerne zriedkavo a naše bunky fungujú väčšinou bez problémov. Za posledných pár rokov však vedci zistili, že transpozóny nemusia nevyhnutne mlčať.

Pri pokusoch na kvasinkách, ovocných muškách, myšiach a dokonca aj na ľuďoch pozorovali nárast aktivity, ktorý prichádza s vekom. Doteraz však nikto neurobil experiment, čo sa stane, ak tomu zabránime, a či to ovplyvní starnutie. V novom výskume, ktorý bol publikovaný v časopise Nature Communications, vedci v Maďarsku pod vedením Tibora Vellaia z Univerzity Loránda Eötvösa umlčali niekoľko transpozónových rodín v háďatku Caenorhabditis elegans a preukázali významné predĺženie života. Háďatko má kompaktný genóm, ktorého malú časť (12 %) tvoria transpozóny.

Vedci určili, ktoré rodiny transpozónov sa s vekom stávajú najaktívnejšími. Potom použili nové molekulárne nástroje na ich blokovanie. Blokovanie viacerých génov súčasne predstavovalo značnú technickú výzvu, keďže mnohé nástroje sa zameriavajú vždy len na jeden gén. Zablokovanie transpozónov viedlo k výraznému predĺženiu života o jeden až štyri dni. Priemerná dĺžka života červa je približne 21 dní, takže toto predĺženie predstavuje päť až 15-percentné zvýšenie.

Keď výskumníci zablokovali viac ako jednu rodinu transpozónov naraz, účinok bol aditívny, čo prinieslo ešte viac drahocenných dní navyše do krátkej existencie červa. Vedci už desaťročia hľadajú genetické tajomstvo starnutia živých organizmov, ktoré sú zdanlivo nesmrteľné. Napríklad medúza Turritopsis dohrnii dokáže zvrátiť svoj životný cyklus, keď je vystavená poškodeniu. Z dospelej medúzy sa premení späť na polypa alebo mláďa. Polyp sa dokáže nepohlavne rozmnožovať, pričom vytvára geneticky identické kópie kedysi zraneného dospelého jedinca.

Ďalší príklad je hydra, pomerne jednoduchý morský tvor pripomínajúci polypa. Tajomstvo jej večného života spočíva v kmeňových bunkách, ktoré majú schopnosť nekonečnej sebaobnovy. Ak hydra príde o časť tela, kmeňové bunky chýbajúcu časť obnovia a hydra je ako nová. Vellai a jeho kolegovia v roku 2015 urobili kľúčový objav, v ktorom rozpoznali spoločnú genetickú vlastnosť týchto nesmrteľných bytostí – súbor aktívnych génov zodpovedných za zastavenie transpozónov, nazývaný systém Piwi-piRNA.

Vo svojej najnovšej práci Vellai a jeho tím napodobnili tento systém a preukázali priamy vplyv na predĺženie života u háďatka. Podľa Vellaia je tento experiment kľúčový, pretože ukazuje, že aktivita transpozónov je príčinou, nielen dôsledkom starnutia. Genomická nestabilita je charakteristickým znakom starnutia. S pribúdajúcim vekom sa v našej DNA hromadí veľa mutácií, ktoré narúšajú jej správne fungovanie. V niektorých prípadoch je toto genetické poškodenie také závažné, že postihnuté bunky sa dostanú do stavu senescencie. Senescentné bunky zastavujú svoju replikáciu, uvoľňujú škodlivé signály a poškodzujú susedné bunky, čím zhoršujú proces starnutia.

Tento cyklus viedol vedcov k otázke, či je aktivita transpozónov len dôsledkom nestability, alebo k nej aktívne prispieva. Vellaiov výskum však ukazuje ich priamy vplyv na dĺžku života a poskytuje presvedčivé dôkazy o tom, že transpozóny nie sú len vedľajšími účastníkmi, ale kľúčovými hráčmi. Rastúci záujem o inhibíciu transpozónov ponúka nové možnosti potenciálnych zásahov, ktoré zmierňujú účinky starnutia a ochorení súvisiacich s vekom. „Možno si predstaviť, že čoskoro by sa proces ľudského starnutia mohol zablokovať pomocou farmakologických faktorov,“ hovorí Vellai.

Zdroj: popularmechanics.com.