Cómo envejecen las células: los genes se leen más rápido pero con menos precisión con la edad
Ralentizar la ARN polimerasa II alarga la vida y mejora la salud
El genoma de todos los organismos vivos contiene información para la producción de componentes celulares, es decir, las proteínas, necesarias para el mantenimiento de la función celular. Un paso importante en el proceso de producción de proteínas es la lectura y copia de esta información a partir de los genes, regiones específicas del genoma. De esta tarea se encarga la enzima ARN polimerasa II.
En un proyecto de colaboración, científicos de un total de seis laboratorios de investigación del Centro Médico Universitario de Gotinga (UMG), el Cluster of Excellence on Cellular Stress Responses in Aging-associated Diseases (CECAD) de la Universidad de Colonia y el Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento han estudiado con más detalle la velocidad del proceso de lectura y copia de genes. Examinaron tejidos jóvenes y envejecidos de cinco especies distintas: nematodos, moscas de la fruta, ratones, ratas y humanos. Los investigadores descubrieron que la velocidad a la que la ARN polimerasa II lee y copia los genes aumenta con la edad. Al mismo tiempo, disminuye la calidad y precisión de las copias producidas, así como su procesamiento. Al mismo tiempo, los científicos descubrieron que la velocidad de la polimerasa puede reducirse mediante restricción dietética e intervenciones moleculares. Esto condujo a una prolongación de la vida útil en moscas y gusanos y a un aumento de la capacidad de división celular en células humanas.
"Estos hallazgos demuestran que existen intervenciones que podrían restaurar la precisión de este proceso relacionado con la edad y, por tanto, resultar clave para un envejecimiento saludable. Lo que necesitamos saber ahora es si otros procesos celulares importantes pierden precisión con la edad y cómo se relaciona exactamente esta pérdida con la aparición de enfermedades en etapas posteriores de la vida, incluido el cáncer", declaró el Prof. Dr. Argyris Papantonis, jefe del laboratorio de Biología Epigenética Traslacional del Instituto de Patología de la UMG y uno de los autores principales del estudio. Los resultados se publicaron en la revista internacional Nature.
Ralentizar la ARN polimerasa II alarga la vida y mejora la salud
En varios experimentos individuales sobre cuestiones detalladas, los investigadores descubrieron: No sólo la velocidad de la ARN polimerasa II aumenta con la edad, sino que también se puede influir en ella. Consiguieron reducir la velocidad de la enzima mediante restricciones alimentarias e intervenciones moleculares. Esto permitió alargar la vida de moscas y gusanos y aumentar la capacidad de las células humanas para continuar la división celular.
Para determinar si los cambios en la velocidad de la enzima ARN polimerasa II están relacionados con el proceso de envejecimiento, se modificaron genéticamente nematodos y moscas de la fruta para que tuvieran polimerasas ralentizadas. Al comparar la esperanza de vida de los animales modificados genéticamente con la de los nematodos y moscas de la fruta no modificados genéticamente, los investigadores descubrieron que los gusanos con la enzima ralentizada vivían de media un 20 por ciento más que sus congéneres que envejecían normalmente. La esperanza de vida de las moscas se alargaba una media de un diez por ciento.
Las investigaciones sobre el músculo faríngeo de los nematodos mayores modificados genéticamente mostraron que, en comparación con los músculos faríngeos de los gusanos no modificados, mostraban un mayor ritmo de bombeo o, mejor dicho, de contracción y relajación. Esto es importante para la ingesta de alimentos. Por tanto, la ralentización de la ARN polimerasa II también puede influir positivamente en el estado de salud.
La restricción dietética y las intervenciones moleculares afectan a la velocidad de la ARN polimerasa II
Se examinó la influencia de intervenciones ya conocidas para prolongar la vida, como la restricción dietética, sobre la velocidad de la ARN polimerasa II. Para ello, se dividió a ratones de ocho semanas en dos grupos: A un grupo se le permitió comer todo lo que quisiera durante cuatro semanas, mientras que al otro se le sometió a una dieta. A continuación, los investigadores analizaron la velocidad de las enzimas en el tejido renal.
En otro experimento, se quería comparar el efecto de la restricción alimentaria en ratones jóvenes y viejos. Para ello, se examinó la velocidad de la ARN polimerasa II en el tejido hepático de ratones de 5, 16 y 26,5 meses. Tanto los ratones jóvenes como los viejos recibieron una cantidad de alimento superior a la adecuada o una dieta restringida durante cuatro semanas.
En nematodos y moscas de la fruta, los investigadores desactivaron en las células una vía de señalización que, según otros estudios, controla el envejecimiento. Se examinó la velocidad de la ARN polimerasa II en nematodos de 14 días y en cerebros de moscas de la fruta de 30 y 50 días, y se comparó cada uno de ellos con congéneres de la misma edad no modificados genéticamente.
"Los resultados muestran que las medidas de prolongación de la vida, como la restricción dietética o la desactivación de una vía de señalización conocida por su implicación en el envejecimiento, fueron capaces de reducir la velocidad de la ARN polimerasa II en casi todas las especies estudiadas. Esto significa que la velocidad de la ARN polimerasa II, que aumenta con la edad, puede invertirse en la mayoría de los casos con medidas de prolongación de la vida", afirma Papantonis.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Debès C, Papadakis A, Grönke S, Karalay Ö, Tain L, Mizi A, Nakamura S, Hahn O, Weigelt C, Josipovic N, Zirkel A, Brusius I, Sofiadis K, Lamprousi M, Lu YX, Huang W, Esmaillie R, Kubacki T, Späth MR, Schermer B, Benzing T, Müller RU, Antebi A*, Partridge L*, Papantonis A*, Beyer A*: Aging-associated changes in transcriptional elongation influence metazoan longevity: Nature 616; pp. 814–821 (2023)
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