Harvard-Wissenschaftler entdecken eine neue biologische Uhr

Wenn Sie jemanden fragen, wie alt er ist, berechnet er eine Berechnung - er zieht das Jahr, in dem er geboren wurde, vom heutigen Tag ab. Aber wenn Biologen schauen, wie alt jemandes Körper tatsächlich ist, wenden sie sich an winzige interne Uhren, die Hinweise auf Alter und Gesundheit geben können.

Forscher in Harvard haben eine neue ribosomale DNA-Uhr (rDNA-Uhr) oder eine biologische Uhr identifiziert, die genaue Einblicke in das Alter des Körpers und in die Frage stellt, wie der Mensch eingreifen kann, um ihn zu verlangsamen. Die Arbeit wurde am Donnerstag in der Zeitschrift veröffentlicht Genomforschung.

Dr. Bernardo Lemos, Professor für Umweltepigenetik in Harvard, sagt, ein kleiner Teil der DNA sammelt Alterssignale so gut, dass er das biologische Alter genau einschätzen kann. Lemos und der Hauptautor der Studie, Meng Wang, glauben, dass die rDNA eine "rauchende Waffe" in der genomischen Kontrolle des Alterns ist. Sie glauben, es könnte eine zuvor unbekannte Uhr beherbergen.

Um zu bestimmen, wie schnell oder wie langsam die biologische Uhr einer Person tickt, suchen Wissenschaftler manchmal nach Methylierung, einem kleinen Molekül in der DNA. Eine 2017 durchgeführte Studie an Mäusen zur Kennzeichnung der Veränderungen zeigt das biologische Alter oder das Alter der DNA-Methylierung:

Biologische Uhren sind Teile des Genoms, die dabei helfen, den Ruf der Wissenschaftler zu verfolgen biologisches Alter Dies ist das wahre Alter des Körpers eines Menschen, basierend auf Veränderungen, die sich im Laufe der Zeit in der DNA eines Menschen ansammeln - und erweist sich als eine genauere Methode, um den Beginn einer durch Alterung verursachten Krankheit vorherzusagen.

Anstatt sich auf DNA-Abschnitte zu konzentrieren, die über das gesamte Genom verstreut sind, erzählt Lemos Inverse dass diese neue biologische Uhr eine Anlaufstelle für das biologische Alter einer Person ist.

"Das macht die Messung der Uhr ein bisschen einfacher, weil es nur eine Stelle ist", sagt Lemos Inverse "Es gibt Herausforderungen, aber jetzt, anstatt verschiedene Chromosomen und verschiedene Standorte zu betrachten, können wir uns nur auf diese Standorte konzentrieren."

Die von Lemos identifizierte Uhr befindet sich tatsächlich in Ribosomen, einer molekularen Maschine, die Zellen bei der Proteinherstellung unterstützt, aber auch DNA-Abschnitte enthält.

Als Lemos diese Orte in so unterschiedlichen Arten wie Hunden, Fliegen und Menschen untersuchte, stellte er fest, dass die Methylierungsmenge an diesen wenigen Orten das chronologische Alter genau vorhersagen konnte. Entscheidend ist, dass diese Standorte neben anderen bekannten biologischen Uhren auch das biologische Alter bestimmen können.

Seine Hoffnung ist, dass diese neue Uhr tatsächlich sein kann verbunden zu den Aktivitäten in den weit entfernten Uhren, vielleicht eine gemeinsame Verbindung, die sie alle vereint. Aber das ist nur eine Theorie, die er robuster beweisen muss.

„Es war ein solcher Durchbruch, als entdeckt wurde, dass die DNA-Methylierung im gesamten Genom als ziemlich robuster, zuverlässiger Altersmarker verwendet werden kann. Es ist ziemlich unglaublich. Die rDNA-Uhr könnte ein Schritt in die richtige Richtung sein, um eine Vielzahl von Uhren mechanistisch zu verknüpfen “, sagt er.

Eines der Dinge, die Lemos die Gewissheit geben, dass diese neue biologische Uhr besonders nützlich ist, ist, dass sie die Entscheidungen widerspiegelt, die der Organismus trifft, um den Alterungsprozess zu beschleunigen oder zu verlangsamen.

Als er beispielsweise die rDNA-Uhren in Mäusen untersuchte, die an einem Fastenexperiment teilnahmen, stellte er fest, dass ihre Uhren weniger Anzeichen biologischer Alterung zeigten, selbst wenn die Mäuse selbst chronologisch älter waren.

Da das Fasten in der Vergangenheit gezeigt hat, dass das Fasten das Leben der Tiere verlängert und die biologischen Uhren zurückstellt, schlägt er vor, dass die Auswirkungen auf die rDNA-Uhr ein gutes Zeichen sind.

Die biologische Uhr ist ansprechbar zu ändern, was ein wirksames Instrument sein könnte, wenn es darum geht zu erkennen, wie wir in den Prozess des biologischen Alterns eingreifen können.

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"Es passt zu den Erwartungen und jeder hofft, dass unsere biologische Uhr mit rDNA dynamisch und umsetzbar ist und möglicherweise auf persönliche Entscheidungen anspricht", sagt Lemos. "Man fragt sich, ob die Uhr auch auf andere Umweltmerkmale oder auf die Giftstoffbelastung reagiert."

Wenn diese Uhr mit dem Altern in Verbindung steht, wie diese Studie behauptet, könnte dies ein leistungsfähiger Weg sein, um zu testen, welche Faktoren von der Ernährung bis hin zu chemischen Einflüssen den Prozess des biologischen Alterns beschleunigen und welche diese verlangsamen können.

Wenn irgendetwas dazu führt, dass eine biologische Uhr etwas schneller tickt, könnten die Änderungen an rDNA ein potenzieller Kanarienvogel in der Zeche sein.