Åldrande celler under ett mikroskop. Cellerna - mänskliga lungfibroblaster - blev senescenta efter att de eller närliggande celler genetiskt konstruerades för att öka aktiviteten hos CD36 -genen. Områden färgade i blått är regioner där ett enzym associerat med åldrande är aktivt. Kredit:Darleny Lizardo/Alan Siegel/University at Buffalo North Campus Confocal Imaging Facility
Forskare som försöker låsa upp hemligheterna för cellulärt åldrande har identifierat en gen som utlöser åldrande, ett fenomen där celler slutar dela sig.
Åldrande är en naturlig händelse i en cells liv, och forskare har försökt lära sig mer om det av ett par skäl. Först, det är kopplat till ålderdom:Åldrande celler tros bidra till hjärtsjukdomar, artrit, grå starr och en mängd andra åldersrelaterade tillstånd. Andra, brist på åldrande är ett kännetecken för cancerceller, som kringgår denna process för att replikera på ett okontrollerat sätt.
Den nya studien – publicerad online den 20 juni i Molecular Omics , en tidskrift från Royal Society of Chemistry – belyser gener involverade i cellulär åldrande, och lyfter särskilt fram en som verkar hårt förknippad med denna avgörande biologiska process.
I experiment, Universitetet i Buffalo forskare upptäckte att en gen som heter CD36 är ovanligt aktiv hos äldre, åldrande celler.
Vad mer, forskare kunde orsaka unga, friska celler för att sluta dela sig genom att öka CD36 -aktiviteten i dessa celler. Effekten spred sig till närliggande celler, med nästan alla celler i en petriskål som visar tecken på åldrande när endast en liten del av dessa celler - cirka 10 till 15 procent - överuttryckte CD36. Nya celler placerade i tillväxtmediet (en soppig substans) som tidigare innehöll de senescenta cellerna slutade också replikera.
Åldrande celler under ett mikroskop. Cellerna - mänskliga lungfibroblaster - blev senescenta efter att de eller närliggande celler genetiskt konstruerades för att öka aktiviteten hos CD36 -genen. Områden färgade i blått är regioner där ett enzym associerat med åldrande är aktivt. Kredit:Darleny Lizardo/Alan Siegel/University at Buffalo North Campus Confocal Imaging Facility
"Det vi hittade var mycket överraskande, " säger Ekin Atilla-Gokcumen, Ph.D., en biträdande professor i kemi vid UB College of Arts and Sciences. "Senescence är en mycket komplex process, och vi förväntade oss inte att ett förändrat uttryck av en gen kunde utlösa den, eller orsaka samma effekt i omgivande celler."
Resultaten pekar på CD36 som ett spännande ämne för framtida forskning. Genens exakta roll i åldrandet förblir ett mysterium:Forskare vet att genen vägleder kroppen i att bygga ett protein med samma namn som sitter på cellytan, men detta proteins funktioner studeras fortfarande. Föreslagna aktiviteter inkluderar att hjälpa celler att importera lipider, och påverka hur dessa lipider används i celler.
"Vår forskning identifierar CD36 som en kandidat för vidare studier. Åldrande är en grundläggande aspekt av att vara en cell, men det finns fortfarande mycket som vi inte vet om det, " säger Omer Gokcumen, Ph.D., en biträdande professor i biologiska vetenskaper vid UB College of Arts and Sciences. "Senescence verkar ha konsekvenser för ålderdom och cancer, så att förstå det är mycket viktigt."
Atilla-Gokcumen och Gokcumen ledde studien. De första författarna var UB chemistry Ph.D. student Darleny Lizardo och UB Biological Sciences postdoktorand Marie Saitou, som vann pris för ett föredrag om detta arbete under UB Postdoctoral Research Symposium i juni.
En fluorescensmikroskopbild visar en mänsklig lungfibroblastcell (mitten, i rött och kricka) som har modifierats genetiskt för att öka aktiviteten av CD36-genen. Området i rött visar var den konstruerade cellen överproducerar CD36 -proteinet. Krickaregionerna visar kärnorna i olika celler, inklusive den konstruerade cellen. Upphovsman:Darleny Lizardo/Alan Siegel/University at Buffalo North Campus Confocal Imaging Facility
Nollar in på en viktig gen
Forskarna ville inte undersöka CD36.
Istället, de började med ett par breda mål:De ville katalogisera alla gener relaterade till åldrande, och de ville få en bättre förståelse, särskilt, av lipidrelaterade gener involverade i denna process. (Tidigare studier har visat att lipider spelar en roll vid cellulärt åldrande.)
CD36 dök upp som en gen av intresse i experiment utformade för att ta itu med dessa frågor.
Först, genom en teknik som kallas transcriptomics, forskare identifierade CD36 som en av de två lipidrelaterade generna som ökar sin aktivitet mest i senescenta celler. (Denna del av studien gjordes på två typer av celler - mänskliga hud- och lungfibroblaster - och fynden gällde för båda celltyperna.)
CD36 dök upp igen i ett andra test, detta en genetisk analys av alla lipidrelaterade gener som sparkade i hög växel under åldrandet. Inom denna grupp av gener, CD36 stod ut som en av de mest variabla hos människor, vilket betyder att genens DNA -sekvens med stor sannolikhet varierar från person till person. Sådan mångfald kan vara en indikator på funktionell variation, där olika miljömässiga och evolutionära tryck ger upphov till en rad användbara mutationer i en starkt uttryckt gen som tjänar ett viktigt syfte, Säger Gokcumen.
"Vi ville inte leta efter CD36, " säger Gokcumen. "Vi tog en bred inställning till vår studie, med hjälp av transkriptomik och ett evolutionärt ramverk för att identifiera gener och proteiner som är grundläggande för åldringsprocessen. I slutet, CD36 stod ut som en outlier i båda fallen. Det är ganska vackert - ett övertygande sätt att göra biologisk forskning."
