راز پیری و عمر طولانی در پیوندهای فراژنی نهفته است
در این مقاله
مدتی است پژوهشگران به نظریه‌ای می‌اندیشند که پیری را ناشی از انباشت تغییرات DNA، به‌ویژه جهش‌ها، می‌داند. تصور می‌شد جهش‌های انباشته با ایجاد اختلال ژنی، آسیب بافت و اندام و فرایند بیماری‌های وابسته به سن را برمی‌انگیزند. اما نتایج پژوهش تازه مطرح می‌کنند عوامل دیگری، از جمله تغییرات اپی‌ژنتیکی ، یعنی تغییرات فراژنیِ تنظیم‌کننده کار ژن‌ها، ممکن است درواقع علت‌های اصلی پیری باشند.
در هسته سلول‌های ما مولکول پیچیده DNA قرار دارد که اطلاعات ژنتیکی را درازمدت نگه می‌دارد و دستورهای لازم برای تداوم نسل و رشد زیستی را حمل می‌کند. دستورهای DNA از طریق ژن‌ها بیان می‌شوند و مجموعه همه این دستورها ژنوم نام دارد. سازوکارهای اپی‌ژنتیکی کار منظم ژن‌ها را فراهم می‌کنند.
اپی‌ژنتیک شاخه‌ای از علم است که بررسی می‌کند عوامل غیرژنتیکی، از جمله سبک زندگی و محیط مانند نور خورشید، سیگار، غذا، فعالیت جسمی و هوای تنفسی چگونه بر ژن‌ها اثر می‌گذارند. تغییرات اپی‌ژنتیکی تغییر توالی DNA نیستند، بلکه تغییر در شیوه بیان ژن‌ها، یعنی فعال یا غیرفعال بودن آن‌ها هستند. عوامل اپی‌ژنتیکی کنترل می‌کنند کدام ژن در سلول فعال یا خاموش باشد. به مجموعه همه عناصر دخیل در تنظیم‌ها و سازوکارهای اپی‌ژنتیکی، اپی‌ژنوم گفته می‌شود.
تغییر ساختارهای مولکولی و در نتیجه عملکردها، پایه فرایند پیری زیستی است. تغییر وضعیت انرژی زیست‌مولکول‌ها در پی تغییرات آنتروپی رخ می‌دهد. آنتروپی به پراکنده‌شدن انرژی متمرکز گفته می‌شود، فارغ از آنکه سامانه باز یا بسته باشد. توانایی سازگاری با این تغییر وضعیت انرژی می‌تواند تا بلوغ حفظ شود. پس از دوره تولید یا باروری، این تعادل در جانداران به‌آرامی مختل می‌شود؛ احتمال غیرفعال‌شدن مولکول‌ها به دلیل تغییر وضعیت انرژی بیشتر و ایمنی بدن ضعیف‌تر می‌شود.
علتی مهم برای پیری: ازدست‌رفتن اطلاعات اپی‌ژنتیکی
در پژوهشی که در ژانویه 2023 در مجله Cell منتشر شد، نشان داده شد تغییرات اپی‌ژنوم می‌توانند پیری را سرعت دهند یا معکوس کنند.
پژوهشگران در موش‌ها برخی تغییرات ناشی از سبک زندگی یا محیط در سلول‌های انسان و دیگر پستانداران را شبیه‌سازی کردند. مشاهده شد تغییرات ایجادکننده اختلال اپی‌ژنتیکی، موش‌ها را از نظر زیستی پیر می‌کنند. در بخش دوم مطالعه، پژوهشگران با ژن‌های فعال در سلول‌های بنیادی، ژن‌درمانی انجام دادند. دیده شد ژن‌درمانی تغییرات اپی‌ژنتیکی مرتبط با پیریِ القاشده توسط پژوهشگران را معکوس می‌کند.
خلاصه تصویری مطالعه
در پاسخ سلولی به شکست‌های DNA، نمایه اپی‌ژنتیکی فرسوده می‌شود.- این فقدان اطلاعات اپی‌ژنتیکی، ویژگی‌های شاخص پیری را تسریع می‌کند.
- این تغییرات را می‌توان با بازبرنامه‌ریزی اپی‌ژنتیکی معکوس کرد.
- با دست‌کاری اپی‌ژنوم می‌توان پیری را به جلو یا عقب برد.
دیوید سینکلر، استاد ژنتیک مؤسسه بلاواتنیک دانشکده پزشکی هاروارد و هم‌مدیر مرکز زیست‌شناسی پژوهش پیری Paul F. Glenn، همراه گروهش فرضیه نقش تغییرات اپی‌ژنتیکی در پیری را با سامانه‌ای به نام ICE، یعنی تغییرات القاشده در اپی‌ژنوم، آزمود. در این سامانه با ایجاد برش در DNA موش‌ها، تغییرات ناشی از سبک زندگی یا محیط در سلول‌های پستانداران شبیه‌سازی شد. مراقبت شد برش‌های مکرر DNA در بخش‌های رمزگذار پروتئین جهش ایجاد نکنند.
سن تقویمی جاندار بر روزها، ماه‌ها و سال‌های زندگی او استوار است؛ اما سن زیستی سنجه‌ای بر پایه نشانگرهای زیستی پیری است. از نشانه‌های پیری زیستی انسان، اختلال میتوکندری، یعنی منبع انرژی سلول‌ها، و کوتاه‌شدن تلومرها، یعنی انتهای بسته کروموزوم‌هاست. سن زیستی می‌تواند با سن تقویمی بسیار متفاوت باشد.
پژوهشگران در موش‌های ICE آشفتگی اپی‌ژنتیکی دیدند که درستی فرضیه‌شان را نشان می‌داد. مشاهده شد عوامل اپی‌ژنتیکی کار معمول خود را متوقف می‌کنند، به محل برش کروموزوم می‌روند، ترمیم را انجام می‌دهند و به جای اولیه برمی‌گردند. اما با گذشت زمان، وقتی برخی عوامل دیگر به جای اولیه بازنگشتند، اختلال‌های اپی‌ژنتیکی آغاز شد. در مطالعه مشخص نشده کدام عامل اپی‌ژنتیکی در ترمیم نقش داشته و به جای اصلی خود برنگشته است.
پژوهشگران مشاهده کردند اختلال‌های اپی‌ژنتیکی، نشانگرهای پیری زیستی موش‌های ICE را افزایش می‌دهند و آن‌ها پیرتر به نظر می‌رسند و رفتار می‌کنند. سلامت بافت‌ها و اندام‌ها آسیب دید و کارشان مختل شد، زیرا سلول‌ها هویت خود را از دست دادند. همه سلول‌های بدن ژن‌های یکسانی دارند، اما هریک هویتی مانند سلول پوست، خون یا استخوان دارد. پژوهشگران با مدلی محاسباتی، سن زیستی موش‌های ICE را تعیین و با موش‌های غیر ICE هم‌سن تقویمی مقایسه کردند. این مقایسه با موش‌های فاقد تغییر اپی‌ژنتیکی و دارای همان سن تقویمی نشان داد موش‌های ICE بیشتر پیر شده‌اند.
در بخش دیگری از آزمایش، پژوهشگران با دادن ژنی به نام OSK به موش‌های ICE، یعنی ترکیب Oct4، Sox2 و Klf4 فعال در سلول‌های بنیادی، اثر ژن‌درمانی را بر پیری آنان بررسی کردند. پس از ژن‌درمانی دیده شد سلول‌ها اطلاعات اپی‌ژنتیکی ازدست‌رفته را بازمی‌یابند، اما پژوهشگران مطمئن نیستند چه چیزی و چگونه این روند را تحریک می‌کند. بااین‌حال، این نظریه مطرح است که سلول‌های پستانداران سامانه پشتیبانی شبیه اطلاعات اپی‌ژنتیکی دارند که در شرایط مناسب می‌تواند به بازنشانی یا بازیابی عملکرد اپی‌ژنتیکی کمک کند.
این مطالعه سینکلر درباره افزایش طول عمر نشان می‌دهد دست‌کاری اپی‌ژنوم می‌تواند هم پیری را سرعت دهد و هم آن را معکوس کند. تصور می‌شود شناخت بیشتر این موضوع به یافتن راه‌های پیشگیری یا معکوس‌کردن فرایندها و بیماری‌های وابسته به سن، مانند دیابت نوع 2، بیماری قلبی‌عروقی و افت شناختی کمک کند. این پیشرفت‌ها ممکن است علاوه بر طولانی‌کردن عمر، کیفیت زندگی دوران سالمندی را بهتر کنند. با توجه به مقدماتی بودن این مطالعه در موش‌ها، برای تعیین شیوه کاربرد احتمالی دست‌کاری اپی‌ژنتیکی در انسان، پژوهش بیشتری لازم است.
منابع
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
نظرهای خوانندگان
نظر خود را بنویسید
نام و دیدگاه شما فقط پس از تأیید مدیر منتشر می‌شود. نشانی ایمیل شما هرگز به بازدیدکنندگان نمایش داده نمی‌شود.
اولین نظر را شما بنویسید.