چرا پیر می شویم؟
فیکس سرور: پیری یک سرنوشت اجتناب ناپذیر برای همه موجودات زنده است و خیلی از دانشمندان تلاش می کنند با کشف کردن عوامل مؤثر، این پروسه را معکوس کنند. حالا یک پژوهش جدید نشان میدهد که لطمه رسیدن به DNA ممکنست عامل اصلی بروز پیری باشد.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا، فرآیندها و مسیرهایی که در دوران جوانی ما به آرامی پیش می رفتند، با شروع پیری با شکست روبه رو می شوند. با گذشت زمان، این وقفه ها ایجاد می شوند و نشانه هایی را مانند از دست دادن توده عضلانی، تضعیف سیستم ایمنی، مشکلات حافظه و مواردی از این دست به همراه دارند که همه ما در آینده با آنها روبه رو خواهیم شد.
به نقل از فوربس، آن چه ما روی پوست می بینیم، در سطح ژنتیکی منعکس می شود و تفاوت های آشکار را بین بزرگسالان جوان و مسن پدید می آورد، اما دلیلهای دقیق این تغییرات ژنتیکی در رابطه با سن تا حالا به خوبی شناخته نشده بودند. یک پژوهش جدید نشان میدهد که لطمه DNA ممکنست مقصر بروز پیری باشد.
اثر انگشت ژنتیکی پیری
ژن ها دنیا را می چرخانند. اغراق آمیز به نظر می آید، اما واقعا همچنین است. هر یک از فرآیندهایی که ما جهت زندگی به آنها وابسته هستیم، به صورتی توسط ژن ها شکل می گیرند. به یاد داشته باشید که ژن ها به عنوان طرحی برای تولید پروتئین عمل می کنند. بدون وجود پروتئین، همه چیز متوقف می شود و در نهایت، آنها مولکول هایی هستند که عملکردها را انجام می دهند.
اینکه یک پروتئین تولید می شود یا خیر و زمان و مکان و مقدار آن، به دقت توسط فرآیندی به نام بیان ژن تنظیم می شود. بیان ژن اساسا نوعی کلید روشن/خاموش ژنتیکی است. به عنوان مثال، هنگامی که یک شخص به سبب عفونت ویروسی بیمار می شود، بدن او روشن کردن ژن های مربوط به واکنش ایمنی را شروع می کند و در نتیجه، سلول های ایمنی مربوطه را برای مساعدت با دفاع در مقابل تهدید بسیج می کند. هنگامی که بیان ژن به درستی تنظیم شود، عملکرد سلولی به آرامی انجام می گیرد، اما اگر تعادل مختل شود، ژن هایی که باید خاموش باشند، ممکنست روشن باقی بمانند و بالعکس. همچنین، ممکنست مقدار خیلی زیاد یا خیلی کمی از پروتئین تولید شود.
پیری با الگوی خاصی از بیان ژن مشخص می شود. به تعبیری می توان اظهار داشت که پیری، یک اثر انگشت ژنتیکی خاص دارد. درست مانند دزدی که اثر انگشت خودرا در صحنه جرم به جا می گذارد، سن نیز نشانه های خودرا باقی می گذارد و این در مورد همه گونه های جانوری، از کرم های لوله ای گرفته تا انسان صدق می کند.
تغییرات در بیان ژن در رابطه با پیری مدتی است که شناخته شده اند، اما پاسخ دادن به آن چه که این تغییرات را در وهله اول تحریک می کند، به طرز شگفت انگیزی دشوار است. ما می دانیم که پیری در سطح ژنتیکی چگونه به نظر می آید، اما نمی دانیم چرا این اتفاق رخ می دهد.
از DNA تا آران ای
تولید پروتئین، یک پروسه پیچیده و چندمرحله ای است و مانند هر پروسه پیچیده ای که چندین بخش متحرک دارد، امکان اشتباه کردن در آن زیاد است. در حقیقت، یافته های این پژوهش جدید نشان می دهند که تغییرات رخ داده در بیان ژن همراه با افزایش سن ممکنست با نقص در تولید پروتئین مرتبط باشند. بنظر می رسد که لطمه رسیدن به DNA، با لطمه رسیدن به یک مرحله مهم به نام «رونویسی» هم راه است.
پروتئین ها از آران ای تولید می شوند، اما ذخیره ژن های ما به شکل DNA است. بنابراین، DNA ابتدا باید به آران ای تبدیل گردد. در زبان فنی به این کار، رونویسی می گویند. چرا به این عمل ژنتیکی نیاز است؟ DNA ما در هسته سلول ها ذخیره می شود و برای به حداقل رساندن آسیب، این ناحیه از سلول را ترک نمی کند، اما تولید پروتئین در سیتوپلاسم به انجام می رسد. بنابراین، اطلاعات ژنتیکی باید از هسته به سیتوپلاسم برسند.
اینجاست که آران ای یا اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم، «آران ای پیام رسان»(mRNA) وارد عمل می شود. در صورتیکه DNA برای ذخیره سازی بلندمدت استفاده می شود، آران ای پیامرسان به عنوان یک مجموعه دستورالعمل های ژنتیکی یکبار مصرف عمل می کند. آران ای پیامرسان، نسخه ای از یک ژن خاص را رمزگذاری می کند و آنرا از هسته به سیتوپلاسم انتقال می دهد؛ جایی که ژن می تواند به پروتئین تبدیل گردد. این پروسه شبیه به کپی کردن قسمتی از یک کتاب کمیاب است که به آن نیاز دارید، اما نمی توانید آنرا از کتابخانه خارج کنید.
بدن حتی دستگاه فتوکپی ژنتیکی خودرا دارد که «آران ای پلیمراز II» یا (RNAPII) نامیده می شود. آران ای پلیمراز II، مجموعه ای از چند پروتئین است که بسته به ژن نیازمند رونویسی، به بخش خاصی از DNA می چسبد و سپس در امتداد ژن مورد نظر حرکت می کند و یک کپی را از آران ای مکمل ارائه می دهد. رشته آران ای حاصل که «رونوشت» نامیده می شود، پیش ساز آران ای پیامرسان است.
در این پژوهش، «آکوس گینیس»(Akos Gyenis)، «جیانگ چانگ»(Jiang Chang) و همکارانشان در «مرکز پزشکی دانشگاه اراسموس»(Erasmus MC) هلند کشف کردند که در موش های مسن تر، آران ای پلیمراز II اغلب هنگام رونویسی DNA به آران ای آغاز به توقف می کند. آنها با تحلیل کبد موش های دو ساله متوجه شدند که تا ۴۰ درصد از کل مجموعه های آران ای پلیمراز II متوقف شده است. بعلاوه، هر مجموعه متوقف شده احتمالاً سه مجموعه دیگر را در پشت خود می بندد که به صف بندی رشته های DNA می انجامد تا آن زمان که انسداد برطرف شود. پژوهشگران دریافتند که ژن های بزرگ تر خصوصاً در معرض این مسائل هستند که به سوگیری نسبت به بیان ژن های کوچک منجر می شود.
با قطع شدن رونویسی، بیان ژن نیز متوقف می شود. در نتیجه، خیلی از مسیرهای سلولی آغاز به از میان رفتن می کنند. آنها از پروتئین هایی که برای عملکرد بدون مشکل مورد نیاز هستند، محروم می شوند. این شامل همه مسیرهایی است که با افزایش سن بصورت نادرست کار می کنند. به عبارت دیگر، اثرانگشت ژنتیکی که توسط رونویسی منقطع ایجاد می شود، همان اثر انگشتی است که در اثر پیری به وجود می آید و این نشان میدهد آنها ارتباط نزدیکی دارند. مسیرهای تحت تاثیر شامل مواردی هستند که در سنجش مواد مغذی، پاکسازی بقایای سلولی، متابولیسم انرژی، عملکرد سیستم ایمنی و توانایی سلول ها برای مقابله کردن با لطمه نقش دارند. همه این موارد، یک نقش حیاتی را در شکل دادن به طول عمر دارند.
پژوهشگران در مرحله بعد، بدنبال درک علت توقف آران ای پلیمراز II در موش های مسن بودند. سوءظن آنها به لطمه DNA ختم شد که خودجوش و داخلی بود. الگوهای بیان ژن در سلول هایی که در معرض عوامل لطمه رسان به DNA قرار گرفته اند، بسیار شبیه به نمونه هایی است که در طول پیری طبیعی مشاهده می شوند. اختلالات پیری زودرس مانند سندروم «کوکاین»(Cockayne) نیز با لطمه DNA مشخص می شوند. مکانیسم های معمول ترمیم DNA نادرست عمل می کنند و به توقف آران ای پلیمراز II در محل های لطمه منجر می شوند که ضایعات به شمار می روند. باتوجه به این شباهت ها، دانشمندان حدس زدند که لطمه DNA می تواند در پیری طبیعی نیز دخیل باشد.
پژوهشگران برای آزمایش کردن فرضیه خود، موش های تغییریافته ژنتیکی را که فاقد سیستم ترمیم کننده DNA معمولی و مستعد لطمه DNA بودند، زیر نظر گرفتند. این موش ها خیلی از خاصیت های پیری زودرس را نشان دادند؛ همچون طول عمر آنها که بطور قابل توجهی کوتاه شده بود. همانطور که انتظار میرفت، سرعت رونویسی در این موش ها در مقایسه با گروه سالم بطور قابل توجهی کمتر بود.
بااینکه ما درک خوبی از نحوه تغییر بیان ژن در رابطه با افزایش سن داریم، اما بطور کامل نمی دانیم که چه چیزی موجب بروز این تغییرات ژنتیکی می شود. این شرایط درست مانند این است که بدون دانستن علت اصلی، به علایم یک بیماری نگاه نماییم. این پژوهش جدید، یکی از مکانیسم های احتمالی را نشان میدهد و آن لطمه DNA انباشته شده در آران ای پلیمراز II است، در صورتیکه تلاش می کند تا رشته الگو را به آران ای رونویسی کند. هنگامی که آران ای پلیمراز II به نقطه لطمه برخورد می کند، متوقف می شود و در رونویسی تداخل به وجود می آورد و برخی از مسیرهای مهم سلولی را مختل می کند.
بااینکه این پژوهش هنوز هیچ نتایج درمانی فوری ندارد، اما پژوهش هایی از این نوع به ما کمک می کنند تا عملکرد درونی پروسه پیری را بهتر درک نماییم. هرچه درک ما عمیق تر باشد، احتمال بیشتری برای توسعه مداخلات دارویی مؤثر وجود خواهد داشت. تا آن زمان، بهتر است از رفتارهایی که خطر لطمه رسیدن به DNA را به همراه دارند، مانند سیگار کشیدن و قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش اجتناب کنید. محدودیت موقت کالری برنامه ریزی شده نیز ممکنست به کاهش فشار رونویسی کمک نماید.
این پژوهش در مجله «Nature Genetics» به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب