과도하게 흥분한 뉴런을 진정시키는 단백질과 관련된 장수

유기체의 나이로서 수천 개의 무의미한 것들이 변합니다. 회색 머리카락과 기억 문제와 같은 명백한 징후를 넘어서 미묘한 변화와 더 큰 결과는 무수한 변화입니다. 대사 과정은 덜 원활하게 실행됩니다. 뉴런은 신속하게 반응합니다. DNA의 복제는 결점이 커집니다.

그러나 신체가 점차 마모되는 것처럼 보이지만 많은 연구자들은 대신 노화가 세포 및 생화학 수준에서 제어된다고 생각합니다. 그들은 노화와 관련이 있지만 원형 벌레와 인간과 먼 관련이있는 종에 걸쳐 보존되는 생물학적 메커니즘에서 이것에 대한 증거를 발견한다. 연구의 전체 하위 필드는 신진 대사 및 인식과 같은 고도로 이질적인 생물학적 기능을 연결하는 것으로 보이는 노화와 관련된 핵심 유전자 간의 관계를 이해하려는 생물 학자의 시도를 중심으로 자랐습니다. 과학자들이 이러한 과정의 변화가 노화를 유발하는 것을 유발하는 것이 아니라 인간의 수명을 개입하고 연장하는 것이 가능할 수있다.

지금까지 연구에 따르면 칼로리 섭취를 심각하게 제한하는 것이 실험실 동물의 특정 유전자를 조작 할 수있는 것처럼 유익한 효과를 가질 수 있습니다. 그러나 최근 자연 , Harvard Medical School의 유전학 및 신경학 교수 인 Bruce Yankner와 그의 동료들은 이전에 간과 된 수명의 제어기 인 뇌의 뉴런의 활동 수준에 대해보고했습니다. 회충, 생쥐 및 인간 뇌 조직에 대한 일련의 실험에서, 그들은 신경 발사와 관련된 많은 유전자의 발현을 제어하는 ​​REST라는 단백질이 수명을 제어한다는 것을 발견했다. 그들은 또한 웜의 휴식과 동등한 수준을 높이면 뉴런을 더욱 조용하고 더 많은 통제로 발사함으로써 그들의 삶을 길게 만들었습니다. 뉴런의 정확한 과잉이 수명이 단축 될 수있는 방법은 여전히 ​​남아 있지만, 그 효과는 실제적이며 발견은 노화 과정을 이해하기위한 새로운 길을 제안합니다.

노화의 유전 적 메커니즘

노화에 대한 분자 연구 초기에 많은 사람들이 조사 할 가치가 있다는 것에 회의적이었습니다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학교 의이 분야의 선구자 연구원 인 신시아 케냐 (Cynthia Kenyon)는 1980 년대 후반에 다음과 같은 태도를 설명했다. 많은 교수진 동료들이 같은 방식으로 느꼈습니다. 한 사람은 노화를 공부하면 지구 가장자리에서 떨어질 것이라고 말했습니다.”

많은 과학자들은 노화 (구체적으로, 나이가 많음)가 분자 수준에서 상당히 지루하고 수동적 인 과정이어야한다고 생각했기 때문입니다. 진화론 생물 학자들은 자연 선택이 더 이상 행동 할 기회가 없을 때 재생산 연령 이후에 발생하기 때문에 복잡하거나 진화 된 메커니즘에 의해 노화를 조절할 수 없다고 주장했다. 그러나 Kenyon과 소수의 동료들은 노화와 관련된 과정이 유기체의 일생에 초기에 행동 한 프로세스와 연결되어 있다면 실제 이야기는 사람들이 깨달은 것보다 더 흥미로울 수 있다고 생각했습니다. Caenorhabditis elegans에 대한 신중하고 자금이 부족한 작업을 통해 , 실험실 라운드 벌레, 그들은 지금 번잡 한 분야에 대한 토대를 마련했습니다.

주요 초기 발견은 daf-2 라는 유전자의 불 활성화였습니다. 벌레의 수명을 연장하는 데 기본이었습니다. “ daf-2 돌연변이 체는 내가 본 것 중 가장 놀라운 것들이었습니다. 그들은 활동적이고 건강했고 평소보다 두 배 이상 살았습니다.”Kenyon은 이러한 실험에 대해 반영했습니다. "그것은 마법처럼 보였지만 약간 소름 끼치는 것처럼 보였습니다. 그들은 죽었어야했지만, 그곳에서 움직이고있었습니다."

이 유전자와 두 번째 유전자는 daf-16 라고 불렀습니다 둘 다 벌레에서 이러한 효과를 생성하는 데 관여합니다. 그리고 과학자들이 유전자의 활동을 이해하기 위해 왔을 때, 노화가 성적인 성숙의 시대 이전에 유기체의 발달을 제어하는 ​​과정과 분리되어 있지 않다는 것이 점점 더 분명해졌습니다. 그것은 동일한 생화학 기계를 사용합니다. 이 유전자는 초기 생애에서 중요하므로 벌레가 젊은이 동안 스트레스가 많은 상태에 저항 할 수 있도록 도와줍니다. 벌레 시대로서, daf-2 의 조절 및 daf-16 그런 다음 건강과 수명에 영향을 미칩니다.

이러한 놀라운 결과는 현장에주의를 기울이는 데 도움이되었으며, 향후 20 년 동안 많은 다른 발견은 신비한 신호 전달 경로 네트워크를 밝혔습니다. 하나의 단백질이 다른 단백질을 결합하여 다른 단백질을 활성화시키는 다른 단백질을 활성화하는데, 이는 다른 수명을 끄면 기본적으로 수명을 늘릴 수 있습니다. 1997 년까지 연구원들은 벌레에서 DAF-2 에서 인슐린, 혈당을 조절하는 호르몬 및 구조적으로 유사한 호르몬 IGF-1, 인슐린 유사 성장 인자 1에 의해 유발 된 신호를 보내는 수용체의 일부; DAF-16 같은 체인이 더 멀었습니다. 포유류에서 동등한 경로를 추적하면서, 과학자들은 그것이 Foxo라는 단백질을 이끌어 핵의 DNA에 결합하여 그림자가 많은 유전자 군대를 켜고 끄는 것으로 나타났습니다.

모든 것이 유전자의 조절에 달려 있다는 것은 아마도 놀라운 일이 아니지만, 노화와 수명을 제어하는 ​​과정은 크게 복잡하여 많은 시스템에서 한 번에 선택하기 어려운 방식으로 작용한다는 것을 시사합니다. 그러나 때로는 Yankner Group의 새로운 논문에서와 같이 무슨 일이 일어나고 있는지 약간 빛날 수 있습니다.

충분한 휴식을 얻으십시오

노화 뇌에서 어떤 유전자가 켜지거나 끄는 지 알아내는 것은 오랫동안 Yankner의 관심사 중 하나였습니다. 약 15 년 전, 자연 에 출판 된 논문에서 그와 그의 동료들은 기증 된 인간 뇌의 유전자 발현 데이터를보고 평생 동안 어떻게 변하는 지 확인했습니다. 몇 년 후, 그들은 자신이 본 많은 변화가 REST라는 단백질로 인해 발생한다는 것을 깨달았습니다. 유전자를 끄는 REST는 주로 태아 뇌의 발달에서 그 역할로 유명했습니다. 그것은 젊은 뇌가 표현 될 준비가 될 때까지 신경 유전자를 억제합니다.

그러나 그것이 활발한 시간이 아닙니다. “우리는 2014 년에 [ 휴식 을 발견했습니다 유전자]는 실제로 노화 뇌에서 재 활성화되어 있습니다.”라고 Yankner는 말했습니다.

나머지 단백질이 어떻게 작동하는지 이해하려면 뇌의 뉴런 네트워크가 파티 게임 전화와 같은 것에 관여한다고 상상해보십시오. 각 뉴런은 단백질과 분자 채널로 덮여있어 메시지를 발사하고 전달할 수 있습니다. 하나의 뉴런이 발사되면, 다음 뉴런의 발사를 자극하거나 억제하는 신경 전달 물질의 홍수를 방출합니다. REST는이 과정에 관련된 일부 단백질 및 채널의 생산을 억제하여 흥분에 재실행됩니다.

새로운 연구에서 Yankner와 그의 동료들은 오래 지속 된 인간의 뇌는 적어도 훨씬 더 젊은 사망 한 사람들의 두뇌와 비교할 때 흥분과 관련된 단백질 수준이 비정상적으로 낮다고보고합니다. 이 발견은 예외적으로 노인들이 신경 발사가 적었을 것임을 시사합니다. 이 연관성을보다 자세히 조사하기 위해 Yankner의 팀은 c로 전환했습니다. 엘레 간스 . 그들은 화려하게 장기적인 daf-2 에서 신경 활동을 비교했다 정상적인 벌레와의 돌연변이 체 및 daf-2 에서의 발사 수준을 보았다. 동물은 실제로 매우 달랐습니다.

“그들은 거의 침묵했습니다. Yankner는 정상적인 벌레에 비해 신경 활동이 매우 낮았습니다.”라고 Yankner는 신경 활동이 일반적으로 벌레의 나이에 따라 증가한다고 지적했습니다. "이것은 매우 흥미 로웠으며 우리가 극도로 늙은 인간에게서 본 유전자 발현 패턴과 유사했습니다."

연구원들이 흥분을 억제하는 정상적인 원형 벌레 약물을 주었을 때, 그것은 그들의 삶의 범위를 연장했습니다. 억제를 억제 한 유전자 조작 (뉴런을 발사하지 못하도록하는 과정)은 그 반대를 수행했습니다. 다른 방법을 사용한 다른 여러 실험에서 결과가 확인되었습니다. 발사 자체는 어떻게 든 수명을 통제하는 것이 었습니다.이 경우 해고는 덜 장수를 의미했습니다.

수명이 오래 지속 된 사람들의 두뇌에는 휴식이 풍부했기 때문에 연구원들은 휴식이없는 실험실 동물이 더 신경 발사와 짧은 삶을 가질 것인지 궁금해했습니다. 물론, 그들은 휴식을 취하는 노인 마우스의 뇌를 발견했습니다. 유전자는 무너졌으며, 과다한 뉴런의 엉망이었고, 발작과 유사한 활동의 ​​파열 경향이 있습니다. REST 버전의 수준이 높아진 벌레 (SPR-3 및 SPR-4라는 단백질)는 더 통제 된 신경 활동을 가졌으며 더 오래 살았습니다. 그러나 daf-2 휴식을 빼앗긴 돌연변이 웜은 그들의 수명이 벗겨졌습니다.