Gen Smk-1 i zdrowa długowieczność
Kasia Kuleszewicz | 2006-03-21
W kaskadzie sygnałów sterowanych hormonalnie zidentyfikowano białko kodowane przez gen Smk-1, które potrafi wydłużyć życie i młodość organizmu. Jednocześnie białko to nie uszkadza funkcji rozpłodowych, odpornościowych czy zdolności odpowiedzi na stres organizmu.
Naukowcy z Instytutu w Salk podczas modelowych badań genetycznych nad robakami odkryli białko biorące udział w kaskadzie sygnałowej i mającym potencjalnie bardzo ważne znaczenie w określaniu długości życia organizmu. Ta kaskada sygnałowa, łącznie z nowoodkrytym białkiem występuje u wielu gatunków zwierząt, a także u ludzi. Naukowcy wiążą z odkryciem nadzieję, że w przyszłości będzie możliwa odpowiednia stymulacja ścieżki sygnałowej w taki sposób aby zwolnić proces starzenia się i polepszyć jakość życia bez szkodliwych konsekwencji dla ciała.
U ludzi i innych ssaków owa kaskada sygnalizacyjna znana jest jako ścieżka insulina/IGF-1 i jest ona stymulowana przez insulinę i blisko związany z insuliną czynnik wzrostu-1 lub IGF-1. IGF-1 jest głównym sprawcą wzrostu w wieku dziecięcym i kontynuuje wpływ na wzrost w ciągu dorosłego życia osobnika. Insulina natomiast znana jest głównie ze względu na swoje działanie kontrolujące poziom glukozy we krwi, ale ma ona także dodatkową, równie ważną funkcję regulatorową w organizmie.
U robaków, łańcuch sygnałowy jest aktywowany, kiedy insulinopodobny sygnał oddziałuje na pojedynczy receptor na powierzchni komórki. W przypadku ludzi, zakłócenie w działaniu sygnalizacji insuliny, spowodowałoby z pewnością cukrzycę. U robaków zmiany w sygnalizacji insuliny powodują wydłużenie życia, jednak ich rozwój larwalny i reprodukcja są zakłócone.
Głównym pytaniem w przypadku przeprowadzania manipulacji genetycznych na elementach ścieżki sygnałowej byłoby, jak je wykonać nie zakłócając innych funkcji organizmu. Ponieważ wydłużenie życia byłoby bezcelowe, gdyby tym samym rozwój i funkcje reprodukcyjne byłyby zakłócone.
Naukowcy odkryli wcześniej, że różne czynniki mogą kontrolować sposób oddziaływania insuliny i IGF-1 na docelowy gen. Odkrywanie tych czynników pozwoliłoby naukowcom oddzielać różne funkcje drogi sygnałowej insulina/IGF-1 i pozwoliłoby na manipulowanie nimi indywidualnie bez zakłócenia normalnego funkcjonowania organizmu.
Grupa naukowców zidentyfikowała białko w robaku Caenorhabditis elegans, które pozwoliłoby im na właśnie takie manipulowanie drogami sygnałowymi. Białko kodowane jest przez gen Smk-1. Gen ten wpływa na długość życia bez szkodzącego wpływu na inne życiowe funkcje insulinowej ścieżki sygnałowej.
Naukowcy rozważyli 3 „sytuacje życiowe” Caenorhabditis elegans i przeanalizowali ich wpływ na kaskadę sygnałową w organizmie robaka.
W sprzyjających warunkach, nadal nie zidentyfikowana przez naukowców cząsteczka przyłącza się do DAF-2, odpowiednika u robaków receptora insulina/IGF-1, który zlokalizowany jest na powierzchni komórki. Kaskada cząsteczek sygnałowych transmituje informację głęboko do komórki, aż osiągnie ona białko zwane DAF-16. DAF-16, znane jako czynnik transkrypcyjny koduje białko wiążące DNA, które powoduje włączanie innych genów, ale tylko wtedy gdy DAF-2 jest aktywny, DAF-16 może wejść do jądra komórki i tam aktywować docelowe geny.
W przypadku gdy warunki są niesprzyjające, występuje duża konkurencja o pożywienie i równocześnie małe ilości jedzenia czy robak narażony jest na niesprzyjające warunki termiczne sygnalizacja DAF-2 stopuje się. Wtedy DAF-16 wnika do jądra komórki i aktywuje wszystkie potrzebne geny aby pomóc organizmowi przeżyć stresującą sytuację.
Trzecia możliwość obejmuje dogodne warunki dla robaka, jednak z niewyjaśnionej przyczyny następuje wyłączenie sygnalizacji DAF-2. Robak w tym momencie korzysta z podwyższonej odporności na stres i podwaja długość swojego życia z około 20 do 40 dni. Robak musi jednak przeżyć te dodatkowe dni z mniejszą możliwością reprodukcyjną i tendencją do utrzymania w podobnym do hibernacji stanie. Stan taki występuje, kiedy brak jest genu Smk-1.
Bez produktu genu Smk-1, DAF-16 jest niezdolny aby zwolnić proces starzenia się organizmu i robaki umierają młodo. Mutanty takie są niezdolne do odpowiedniej reakcji na stres np. oksydatywny, są odporne na stres termiczny w takim samym stopniu jak robaki dzikiego typu, których ścieżka sygnałowa nie została manipulowana eksperymentalnie.
W przyszłości naukowcy mają nadzieję, że białko będzie mogło posłużyć jako narzędzie do studiowania genetycznych i metabolicznych zapotrzebowań do wydłużenia życia bez powodowania szkodzących efektów na rozwój, ale z podtrzymaniem fizjologicznej stabilności organizmu.
Źródło: www.salk.edu
Komentarze
Deiv | 2006-08-09 00:00:00
Super. Tylko w necie nic nie ma o Genie Smk-1! Czy ktoś coś ma..? sądzę, że nic nie ma bo jest to zbyt nowe i w Polsce nic nie znajdę.. :( Pozdr. Mój mail: napmar@interia.pl Jesli ktos cos ma.. Bardzo prosze! To jest bardzo ważne! Dzieki ;)