Un nuovo studio aumenta e rafforza i legami che hanno portato gli scienziati a proporre la "teoria del trasposone dell'invecchiamento".
"Finora ci sono state associazioni e suggerimenti che a tutti noi hanno senso, ma la differenza nella scienza è che hai bisogno dei dati per sostenere la tua opinione."
I trasposoni sono elementi canaglia del DNA che si liberano nelle cellule che invecchiano e si riscrivono altrove nel genoma, potenzialmente creando un caos che accorcia la durata della vita nelle trame genetiche dei tessuti.
Man mano che le cellule invecchiano, studi precedenti hanno dimostrato che avvolgere strettamente l'involucro di eterocromatina che tipicamente imprigiona i trasposoni diventa più sciolto, permettendo loro di scivolare fuori dalle loro posizioni nei cromosomi e passare a quelli nuovi, interrompendo la normale funzione cellulare. Nel frattempo, gli scienziati hanno dimostrato che interventi potenzialmente correlati, come la riduzione delle calorie o la manipolazione di determinati geni, possono allungare in modo dimostrabile la durata della vita negli animali da laboratorio.
"In questo rapporto il grande passo avanti è verso la possibilità di una vera relazione causale", dice Stephen Helfand, professore di biologia alla Brown University e autore senior di un nuovo studio nel Atti della National Academy of Sciences. "Finora ci sono state associazioni e suggerimenti che a tutti noi hanno senso, ma la differenza nella scienza è che hai bisogno dei dati per sostenere la tua opinione."
Collegare i punti
I nuovi risultati, guidati dal ricercatore della facoltà Jason Wood, provengono da numerosi esperimenti che sono completi e diretti nel collegare i punti tra l'indebolimento dell'eterocromatina, l'aumento dell'espressione del trasposone, l'invecchiamento e la durata della vita.
In una serie di esperimenti, la squadra ha individuato visivamente elementi trasponibili nell'atto di saltare in giro nei moscerini della frutta con l'invecchiamento. Inserirono speciali frammenti genetici in cellule di grasso corporeo, l'equivalente di fegato umano e cellule di grasso nelle mosche che si illuminerebbero di un verde brillante quando elementi transposabili specifici si muovono nel genoma. Sotto il microscopio gli scienziati hanno potuto vedere un chiaro schema di come le "trappole" incandescenti si accendessero sempre di più con l'invecchiamento delle mosche.
L'aumento dell'attività del trasposone non è stato costante dato che le mosche sono invecchiate. "Le mosche raggiungono una certa età e poi decolla più esponenzialmente", dice Wood. I dati mostrano che i tempi in cui l'attività degli elementi trasponibili inizia davvero ad aumentare sono strettamente correlati al momento in cui le mosche iniziano a morire.
Diversi esperimenti hanno dimostrato che un intervento chiave già noto per aumentare la durata della vita, una dieta a basso contenuto calorico, ritarda notevolmente l'inizio dell'attività aumentata del trasposone.
Per esplorare ulteriormente la connessione tra espressione del trasposone e durata della vita, il team ha testato gli effetti della manipolazione di geni noti per migliorare la repressione dell'eterocromatina che non si trovano solo nelle mosche, ma anche nei mammiferi. Ad esempio, l'aumento dell'espressione del gene Su (var) 3-9, che aiuta a formare l'eterocromatina, ha esteso la durata massima della vita della mosca da 60 a 80 giorni. L'aumento dell'espressione di un gene chiamato Dicer-2, che utilizza la piccola via dell'RNA per sopprimere i trasposoni, ha aggiunto significativamente anche alla durata della vita.
Infine, hanno dimostrato che un farmaco anti-HIV chiamato 3TC, che inibisce l'attivazione dei trasposoni e il loro movimento in nuove posizioni nel genoma, può ripristinare un certo periodo di vita per le mosche che hanno una mutazione che disabilita Dicer-2.
Prossimi passi
Per tutti i nuovi risultati, Helfand dice che non è ancora il momento di dichiarare apertamente che i trasposoni sono una causa degli effetti sulla salute dell'invecchiamento. "Fanno una storia forte", dice. "Stiamo iniziando a mettere la carne sullo scheletro".
Ma sono in programma nuovi esperimenti. Ad esempio, il team incoraggerà espressamente gli elementi trasponibili per vedere se ciò mina la salute e la durata della vita. Un altro approccio potrebbe essere l'uso della potente tecnica di modifica dei geni CRISPR per disabilitare specificamente la capacità degli elementi trasponibili di mobilizzarsi all'interno del genoma. Se quell'intervento influisse sulla durata della vita, direbbe altrettanto bene, dice Helfand.
Il team sta inoltre continuando a sviluppare interventi farmacologici nella speranza di aumentarne l'efficacia e di imparare di più sulla sua sicurezza.
Brown sta inoltre conducendo una nuova borsa di studio con la New York University e l'Università di Rochester per promuovere ulteriormente lo studio dei trasposoni nell'invecchiamento.
Mentre i trasposoni sembrano essere un fattore significativo nell'invecchiamento, affermano Helfand e Wood, è probabile che siano solo una parte di un più ampio insieme di processi che minano la salute nel tempo. "Ci sono molti potenziali meccanismi che influenzano il processo di invecchiamento", dice Wood. "Ci sono un sacco di cose in corso, ma pensiamo che questo sia uno di questi."
Il National Institutes of Health e la Federazione americana per la ricerca sull'invecchiamento hanno finanziato la ricerca.
Fonte: Brown University
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