I Seychellernes warblers forkortes telomerlængden langsommere i godt fodrede år • Alexey Opaev • Videnskabsnyheder om "Elements" • Genetik, Ornitologi

I Seychellernes warblers kortere telomere længden langsommere i godt fodrede år.

Fig. 1. Tropiske ø fætter (fætter Island, Seychellerne) størrelse på kun 34 hektar. Sjældne Seychellois Warbler bor her. Billeder fra www.glispa.org og jonathanhornbuckle.webs.com

Endene af kromosomer – telomerer – spiller en central rolle i beskyttelsen af ​​DNA mod skade. I løbet af livet reduceres længden af ​​telomerer gradvist. Dette fører til ophobning af skadelige mutationer, som sandsynligvis spiller en rolle i aldringsprocessen. Reduktionen af ​​telomerer er typisk for både mennesker og dyr, herunder småfugle – Seychellernes warblers. I warblers er det gradvise fald i længden af ​​telomerer i livet forbundet med en overflod af mad: jo mere mad der er, jo langsommere længder telomerer falder (og det kan endda øge!). Til gengæld er jo længere den gennemsnitlige telomere længde af en given fugl, jo længere vil den leve. Men de vanskelige år med sult bidrager ikke til fremkomsten af ​​langlivede warblers.

"Elements" har allerede talt om aldring. Under aldringen forstås normalt aldersrelaterede ændringer, som reducerer overlevelse (overlevelse er andelen af ​​personer, der lever i alderen n+1 i forhold til antallet af individer alder n). Tilsyneladende er afhængigheden af ​​overlevelse i alderen karakteristisk for alle multicellulære organismer.Naturen af ​​denne afhængighed er artsspecifik: nogle dyr lever længere end andre, selv relateret til dem. For eksempel skelnes blandt gnagere lang levetid af nøgne cattlemen og blandt primater af mennesker (se. Hvad har nøgne fangere og nøgne aber til fælles? "2018/02/28).

Tilsyneladende er aldring en programmeret proces, som kun kan ændres i en relativt snæver ramme og fra hvilken man ikke kan undslippe. Så ormen Caenorhabditis elegans det er muligt at kunstigt forlænge eller forkorte livet, men generelt vil naturen af ​​afhængigheden af ​​overlevelse i alderen ikke ændre sig (se Worm Caenorhabditis elegans aldring er let at sænke eller fremskynde, men det er svært at ændre sin bane, "Elements", 02.02.2016).

Med hensyn til årsagerne til aldring er der stadig meget uklart. Ikke desto mindre anser mange (men ikke alle) forskere akkumuleringen af ​​molekylær skade i celler for at være den vigtigste årsag til aldring. Disse er krænkelser af genekspression, akkumulering af somatiske mutationer, ændringer i koncentrationen af ​​forskellige metabolitter og andre årsager (se. Uddrag fra gamle slægtninge accelererer aldring, "Elements", 02.20.2017). Skaden akkumuleres med alderen gradvist.Det følger heraf, at en vigtig rolle i forlængelse af cellens (og organismens) liv kan spilles ved hjælp af beskyttelse mod molekylær skade. For en af ​​disse mekanismer er ansvarlige telomerer – endesektionerne af kromosomer.

Telomerer spiller en central rolle i at begrænse antallet af celledele og beskytte DNA mod skade. Disse er DNA-segmenter, hvor en kort sekvens af flere nukleotider gentages mange gange (disse korte tandem-gentagelser er de samme i alle hvirveldyr: dette er TTAGGG). Telomeren udfører sin funktion jo bedre jo længere er den. Desværre aftager længden af ​​telomerer i celler i løbet af livet, herunder hos mennesker (figur 2).

Fig. 2. Den gennemsnitlige længde af telomerer i leukocytter af mennesker afhængigt af deres alder. Dataene er taget fra mange undersøgelser, i hvilke dele vi analyserede mænd og kvinder sammen og i andre – separat. Figur fra artikel A. Mezzinler et al. 2013. Systematisk gennemgang af leukocyttelomerlængde og alder hos voksne

Derfor er det logisk at antage den vigtige rolle telomerer i aldring, herunder hos mennesker: telomerisk teori om aldring taler om dette Fysiologi og medicin – 2009, "Elements", 10.10.2009).At reducere længden af ​​telomerer fører til det faktum, at det tilsvarende DNA er mere modtageligt for skade. Desuden begrænser telomerenes længde antallet af celledele og følgelig cellelevetiden: Det er kendt fra eksperimenter, at celler uden telomerer ikke kan eksistere og dø selv under vækst. En af hovedårsagerne til forkortelsen af ​​telomerer med alder (mere præcist afhængigt af antallet af divisioner af en given celle) er under-replikation af terminal DNA. På grund af dette reduceres længden af ​​telomerer med flere nukleotider med hver celledeling.

Under-replikation af terminal DNA

Problemet med under-replikation stammer fra egenskaberne ved DNA-replikationsprocessen i eukaryoter. Syntetiserer en DNA-kæde enzym-DNA-polymerase. Imidlertid kan DNA-polymerase ikke syntetisere en kopi af DNA fra begyndelsen – det kan kun tilføje nukleotider til en eksisterende 3'-hydroxylgruppe (på den ene side har DNA-kæden phosphat i slutningen, og denne ende er som regel 5 ', på den anden side OH-radikalet og dette slutningen er 3 '; transkriptionsprocessen går fra 5'- til 3'-enden). Således har DNA-polymerase en primer (primer). Det er skabt af primasenzymet, som syntetiserer et RNA-fragment (primer) på en DNA-skabelon, hvorfra DNA-polymerasen begynder at virke.Primeren fjernes derefter, og hvis den er i slutningen af ​​kæden, vises et nyt DNA ikke på sin plads. Derfor er i hver cyklus af celledeling af telomeren (terminal DNA) forkortet af flere (3-6) nukleotider.

Men alt er ikke så simpelt. Faktum er, at forkortelsen af ​​telomerer i løbet af livet for det første sker ujævnt. Og for det andet kan det afhænge af ydre forhold. Molekylære mekanismer af dette er stadig dårligt forstået. Desuden er der næsten ingen reelle data om virkningen af ​​levevilkår på telomerer. For nylig har en international gruppe af videnskabsmænd, der har studeret Seychellerne i mange år (Acrocephalus sechellensis).

Seychellernes krybber bor kun på nogle øer i den tropiske øgruppen Seychellerne. I det sidste århundrede blev arten næsten uddød: i 1968 blev der kun fundet 26 fugle, der bor på kusineøen. Takket være de foranstaltninger, der er truffet til beskyttelse, er der mere end 2500 fugle. Du kan møde dem ikke kun på fætter, men også på nogle nærliggende øer, hvor krigsførerne kunstigt blev flyttet.

Nu øen fætter – reserve. Seychellernes warblers har studeret her siden 1986. De fleste fugle er individuelt mærket, mange fra fødslen,det vil sige forskere kan spore deres skæbne fra fødsel til død (fugle lever i gennemsnit 5,5 år). Til denne undersøgelse blev fugle periodisk (flere gange i livet) taget blodprøver til analyse. Den relative længde af telomerer i hver prøve blev bestemt under anvendelse af metoden for kvantitativ PCR (polymerasekædereaktion), som også kaldes realtids-PCR. Fremgangsmåden til kvantitativ PCR anvendes til samtidig at amplificere og måle mængden (koncentration) af en specifik nukleotidsekvens i en DNA-prøve. I denne undersøgelse af antallet af telomere DNA blev bestemt i forhold til kontrol – GAPDH (eftersom antallet af nukleotider i genet på kromosomet, således permanent). Mængden af ​​telomer DNA i forhold til mængden af ​​DNA fra kontrolgenet blev kaldt relativ telomerlængde. Det studerede materiale er omfattende: forskerne analyserede 1057 prøver taget fra 402 fugle.

Det viste sig, at telomærlængden faktisk falder i Seychellernes krigere i livet (figur 3, a, c). I dette tilfælde sker den hurtigste reduktion i de første år af livet – i perioden med fugle ungdom.Tidligere i 2013-arbejdet viste samme gruppe af forfattere, at den mindre telomer-længde af denne person, jo mere sandsynligt er det, at det ikke vil leve til næste år (figur 3, d) (se EL Barrett et al., 2013). Telomerens længde og dynamik forudsiger dødelighed i en vild longitudinel undersøgelse). Men selvom sandsynligheden for at overleve indtil næste år afhang af længden af ​​telomerer, var det næsten ikke afhængigt af fuglens alder!

Fig. 3. op – Seychellernes warblers relative telomere længder afhængigt af alder: hele prøven (og) og i forskellige kohorter (for hver alder særskilt) angivet forskellige farver (b). Ned nedenfor – absolutte længder af telomerer (i antallet af basepar) af et diploidt sæt kromosomer afhængigt af alder (i) og de relative længder af telomeres warblers, døde (ja) og ikke død (ingen) i et givet år (g). Topbilleder (ogb) fra artiklen i diskussion Journal of Animal Ecology, nederste billeder (ig) – fra artiklen af ​​E. L. Barrett et al., 2013. Telomer længde og dynamik longitudinale undersøgelse

Analysere warblers fra forskellige kohorter (det vil sige de født i forskellige år) har forskere identificeret forskelle i dynamikken i reduktionen af ​​deres længder med alderen (figur 3, b). Dette tyder på, at telomere længder på en eller anden måde afhænger af eksterne faktorer. Faktum er, at klimaet i Seychellerne ikke er konstant. År med kraftig nedbør erstattes af tørre perioder.I løbet af en tørke reduceres antallet af insekter – den vigtigste mad af warblers – og fuglene har det svært. Men i de fugtige år med trivsel trives de. Det viste sig faktisk, at den gennemsnitlige længde af telomerer er længere i år med en stor relativ overvægt af insekter (figur 4). Det viser sig, at længden af ​​telomerer reduceres langsomt i de "fede" år.

Fig. 4. Relativ telomere længde af Seychellernes warblers afhængigt af overflod af insekter (det blev beregnet ved at gennemsnitlige antallet af insekter fundet per enhed bladoverflade i forskellige årstider). Planlæg fra artiklen i diskussionen Journal of Animal Ecology

Således viser det sig, at i seychelliske warblers er telomerlængden forbundet med overlevelse (figur 3, d) og aftager i løbet af livet (figur 3, a, c), mens hastigheden af ​​reduktion af deres længde afhænger af fødevarens overflade (figur 4 ). Disse resultater tyder på, at mad hos vilde fugle "korrekt" (= rigeligt) bidrager til en stigning i forventet levetid. Men de vanskelige år med sult bidrager ikke til fremkomsten af ​​centenariere. Det er nysgerrig, at dette direkte modsiger andre data, hvorefter livet forlænger fasten (se Fasting Against Aging, Elements, 27 februar 2007, og Hvis du ikke kan køre, Popular Mechanics, No. 11, 2014).Måske er det faktum, at warblers forlænger noget af livet ved visse "gode betingelser" for livet. Og overflod af insekter – enten i sig selv er en af ​​disse betingelser, eller korrelerer med sådanne forhold. Så det er for tidligt at tale om brugen af ​​"gluttony".

Overraskende nok kan gode forhold endda føre til forlængelse af telomerer! Et af de spændende resultater af denne undersøgelse er, at de enkelte telomerer faktisk kan forlænge. Dette kan ses i fig. 3, a, hvor punkterne svarende til en krigeren (i forskellige år) er forbundet med linjer.

De specifikke molekylære mekanismer i de identificerede relationer er stadig dårligt forstået. Det antages kun, at en hurtigere reduktion i længden af ​​telomerer ved livets begyndelse (se fig. 3, b) er forbundet med accelereret celledeling i denne periode af modning af kroppen.

Kilde: Lewis G. Spurgin, Kat Bebbington, Eleanor A. Fairfield, Martijn Hammers, Jan Komdeur, Terry Burke, Hannah L. Dugdale, David S. Richardson. Spatio-temporal variation i livslang telomere dynamik i en langsigtet økologisk undersøgelse // Journal of Animal Ecology. 2018. V. 87, s. 187-198.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: