El envejecimiento es un factor de riesgo clave para una variedad de enfermedades crónicas devastadoras, sin embargo, los factores biológicos que influyen en cuándo y con qué rapidez las células se deterioran con el tiempo siguen siendo en gran medida desconocidos. Ahora, por primera vez, un equipo de investigación dirigido por Harvard TH ChanLa Escuela de Salud Pública ha vinculado la función de un componente central de la maquinaria de las células, que corta y une las moléculas de ARN en un proceso conocido como "empalme de ARN", con la longevidad en el gusano redondo. El hallazgo arroja luz sobre el papel biológico deempalmar en la vida útil y sugiere que manipular factores de empalme específicos en humanos podría ayudar a promover un envejecimiento saludable.
El estudio se publicará en la edición en línea anticipada del 5 de diciembre de 2016 de Naturaleza .
"Lo que mata las neuronas en la enfermedad de Alzheimer es ciertamente diferente de lo que causa la enfermedad cardiovascular, pero el factor de riesgo subyacente compartido para estas enfermedades es realmente la edad misma", dijo William Mair, profesor asistente de genética y enfermedades complejas en Harvard Chan School y el estudio.autor principal: "Entonces, una de las grandes preguntas es: ¿Existe un tema unificador que se desarrolle molecularmente dentro de varios sistemas de órganos y permita que estas enfermedades se arraiguen?"
Debido a los avances en salud pública, la esperanza de vida ha aumentado dramáticamente en todo el mundo durante el siglo pasado. Aunque las personas generalmente viven vidas más largas, no necesariamente viven vidas más saludables, particularmente en sus últimas décadas. Enfermedades relacionadas con la edad como el cáncer,La enfermedad cardíaca y la enfermedad neurodegenerativa se encuentran ahora entre las principales cargas de salud mundiales, un problema que probablemente solo empeorará.
Para que los cuerpos, y las células, mantengan la juventud, también deben mantener una homeostasis adecuada. A nivel celular, eso significa mantener el flujo de información biológica, de genes a ARN y proteínas, funcionando sin problemas y con la derechaequilibrar.
Si bien se sabe una cantidad considerable sobre cómo la disfunción en los dos extremos de este proceso, genes y proteínas, puede acelerar el envejecimiento, sorprendentemente se sabe poco sobre cómo la parte media, que incluye el empalme de ARN, influye en el envejecimiento. El empalme permite unogen para generar múltiples proteínas que pueden actuar de diferentes maneras y en diferentes partes del cuerpo.
"Aunque sabemos que los defectos de empalme específicos pueden conducir a la enfermedad, estábamos realmente intrigados por la desregulación del empalme de ARN como un motor del proceso de envejecimiento en sí mismo, porque prácticamente no se sabe nada al respecto", dijo Mair., el empalme es una forma en que los organismos generan complejidad a partir de un número relativamente limitado de genes ".
Entonces Mair y sus colegas, liderados por la primera autora Caroline Heintz, diseñaron una serie de experimentos en el gusano redondo Caenorhabditis elegans para sondear las posibles conexiones entre empalme y envejecimiento " C. elegans es una gran herramienta para estudiar el envejecimiento porque los gusanos solo viven unas tres semanas, sin embargo, durante ese tiempo pueden mostrar signos claros de edad. Por ejemplo, pierden masa muscular y experimentan una disminución de la fertilidad y la función inmune.Su piel incluso se arruga también ", explicó Heintz. Los gusanos también tienen aproximadamente el mismo número total de genes que los humanos y muchos de esos genes se comparten, evolutivamente hablando, entre las dos especies, haciendo C. elegans un sistema ideal para diseccionar la biología molecular del envejecimiento.
Notablemente, las células de los gusanos son transparentes, por lo que Heintz y sus colegas utilizaron herramientas genéticas fluorescentes para visualizar el empalme de un solo gen en tiempo real a lo largo del proceso de envejecimiento. No solo los científicos observaron la variabilidad a nivel de población:Después de cinco días, algunos gusanos mostraron un patrón juvenil de empalme, mientras que otros mostraron un indicador de envejecimiento prematuro, pero también podrían usar estas diferencias en el empalme reflejado fluorescentemente para predecir la vida útil de los gusanos individuales antes de cualquier signo evidente de vejez.
"Este es un resultado realmente interesante y sugiere que algún día podríamos usar el empalme como una especie de biomarcador o firma temprana del envejecimiento", dijo Heintz.
Curiosamente, cuando el equipo examinó los gusanos tratados de manera que aumentan la vida útil a través de una técnica conocida como restricción dietética, descubrieron que el patrón de empalme juvenil se mantuvo durante toda la vida de los gusanos. Es importante destacar que el fenómeno no se limita solo aun gen, pero afecta genes en todo el C. elegans genoma. El hallazgo sugiere que el empalme podría desempeñar un papel amplio en el proceso de envejecimiento, tanto en gusanos como en humanos.
Mientras profundizaban en los vínculos moleculares entre el empalme y el envejecimiento, Heintz y sus colegas se centraron en un componente particular del aparato de empalme en los gusanos, llamado factor de empalme 1 SFA-1, un factor también presente en humanosEn una serie de experimentos, los investigadores demuestran que este factor desempeña un papel clave en las vías relacionadas con el envejecimiento. Notablemente, cuando SFA-1 está presente en niveles anormalmente altos, es suficiente por sí solo para extender la vida útil.
"Estos son resultados fascinantes, y sugieren que la variabilidad en el empalme de ARN podría ser una de las armas de fuego del proceso de envejecimiento", dijo Mair. "Por supuesto, tenemos mucho más que aprender, pero este estudio abre un estudio completamente nuevovía de investigación que podría ayudarnos a comprender cómo vivir no solo más tiempo, sino también más saludable ".
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Materiales proporcionado por Harvard TH Chan Escuela de Salud Pública . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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