Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng sự gián đoạn trong giao tiếp RNA, cả bên trong và bên ngoài cơ thể, có thể rút ngắn tuổi thọ của Caenorhabditis elegans, cung cấp những hiểu biết mới về quá trình lão hóa và điều hòa gen.

Nghiên cứu về loài giun tròn C. Elegans đã chỉ ra rằng sự rối loạn trong việc chuyển RNA giữa các tế bào qua các mô khác nhau có thể dẫn đến tuổi thọ bị rút ngắn.

Các tế bào ở các mô khác nhau tương tác bằng cách chia sẻ ARN Phân tử. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học bang Campinas (UNICAMP) ở Brazil, sử dụng giun tròn Phân loại Caenorhabditis elegans phát hiện ra rằng sự gián đoạn trong phương thức giao tiếp này có thể làm giảm tuổi thọ của sinh vật. Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí Gen. Kết quả góp phần hiểu rõ hơn về quá trình lão hóa và các bệnh liên quan.

“Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng một số loại RNA có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua sự giao tiếp giữa các mô, chẳng hạn như loại xảy ra với protein và chất chuyển hóa. Đây là cơ chế truyền tín hiệu giữa các cơ quan hoặc tế bào lân cận. Nó là một phần.” [of the physiopathology] Marcelo Mori, tác giả tương ứng của bài báo và giáo sư tại Viện Sinh học (IB-UNICAMP) cho biết. “Điều chưa rõ ràng và giờ đây chúng tôi đã thành công trong việc chứng minh rằng những thay đổi trong mô hình ‘cuộc trò chuyện’ giữa các phân tử RNA này có thể ảnh hưởng đến quá trình lão hóa.”

Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Béo phì và Bệnh đi kèm (OCRC) của UNICAMP, một trong những Trung tâm Nghiên cứu, Đổi mới và Phổ biến (RIDC) do FAPESP tài trợ. Nó cũng được tài trợ bởi một dự án trong đó Mori là nhà nghiên cứu chính.

“Cơ chế giao tiếp này phải được điều chỉnh tốt để mang lại cho sinh vật một tuổi thọ phù hợp. Trong nghiên cứu, chúng tôi phát hiện ra rằng nếu bất kỳ mô nào tăng khả năng hấp thụ một số loại RNA từ môi trường ngoại bào thì cuối cùng nó sẽ “ảnh hưởng đến tuổi thọ của tế bào.” sinh vật.”

Ông nói thêm rằng các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng tuổi thọ giảm không chỉ do sự gián đoạn giao tiếp dựa trên RNA giữa các mô trong cùng một sinh vật, mà còn do khả năng hấp thụ RNA từ môi trường – vi khuẩn có trong vi sinh vật tăng lên. Như họ giải thích trong bài báo: “Dữ liệu của chúng tôi ủng hộ ý tưởng rằng tín hiệu RNA hệ thống phải được điều chỉnh chặt chẽ và sự mất cân bằng của quá trình này dẫn đến giảm tuổi thọ. Chúng tôi gọi hiện tượng này là rối loạn điều hòa RNA nội bào/ngoại bào toàn thân”. ).”

phá vỡ các quy tắc

Murray giải thích rằng quyết định nghiên cứu cơ chế chuyển RNA giữa các tế bào được lấy cảm hứng từ việc phát hiện ra sự can thiệp của RNA, nhờ đó mà các nhà khoa học Mỹ Andrew Fire và Craig Mello đã đoạt giải Nobel Sinh lý học và Y học năm 2006. Họ đã tiêm axit Double-stranded ARN C. thanh lịch Để “làm im lặng” các gen với độ chính xác cao. Ông nói: “Họ phát hiện ra rằng cơ chế im lặng ảnh hưởng đến các gen ở các mô khác cũng như các mô đang được đề cập và nó được truyền lại cho các thế hệ tiếp theo”.

Việc phát hiện ra sự can thiệp của RNA đã làm sáng tỏ các cơ chế đằng sau việc chuyển RNA giữa các tế bào trong cơ thể sinh vật và giữa sinh vật đó với môi trường. Nó cũng quy một học thuyết trung tâm cho sinh học phân tử. Trước đó, người ta cho rằng thông tin chứa trong mã di truyền chỉ được truyền từ… ADN Đến RNA và từ đó đến protein, nhưng công trình của Fire và Craig tiết lộ rằng RNA sợi đôi có thể chặn dòng này. RNA thông tin bị phá hủy do sự can thiệp của RNA, làm im lặng các gen cụ thể mà không làm thay đổi trình tự DNA, cho thấy RNA cũng có thể thực hiện chức năng điều hòa trong bộ gen. Mặc dù bộ gen của con người chứa khoảng 30.000 gen nhưng chỉ một số ít được sử dụng trong mỗi tế bào để tổng hợp protein. Một tỷ lệ lớn trong số chúng đóng vai trò điều tiết, ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen khác.

Cân bằng là tất cả

“Chúng tôi muốn hiểu quá trình này có thể can thiệp vào các chức năng sinh lý quan trọng liên quan đến lão hóa như thế nào. C. thanh lịchViệc chuyển RNA giữa các tế bào liên quan đến cái được gọi là gen khiếm khuyết can thiệp RNA (SID). [responsible for different stages in RNA absorption and export]. Chúng tôi quan sát thấy kiểu biểu hiện gen liên quan đến con đường này ở các mô cụ thể đã thay đổi trong quá trình lão hóa. RNA thông tin mã hóa protein SID-1 [fundamental to cellular uptake of RNA]“Ví dụ, nó tăng lên ở một số mô và giảm ở những mô khác,” Morey nói.

Để tìm hiểu thêm về vai trò của RNA trong việc truyền tín hiệu mô, các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm trong đó họ điều khiển sự biểu hiện của protein SID-1 trong các dòng mô cụ thể. C. thanh lịchChẳng hạn như tế bào thần kinh, ruột và cơ bắp, để thay đổi chức năng của chúng.

“Chúng tôi phát hiện ra rằng những đột biến có SID-1 không có chức năng cũng khỏe mạnh như những con giun hoang dã, trong khi sự biểu hiện quá mức của SID-1 trong ruột, cơ hoặc tế bào thần kinh đã rút ngắn tuổi thọ của những con giun tương ứng. Chúng tôi cũng nhận thấy rằng tuổi thọ bị giảm đi.” liên quan đến “Bằng cách biểu hiện quá mức các protein khác trong con đường chuyển RNA, chẳng hạn như SID-2 và SID-5.”

Sự rối loạn điều hòa có thể là cơ sở cho việc phân phối RNA đến các mô. “Để làm rối loạn sự phân bố RNA ở giun, chúng tôi đã tăng biểu hiện SID-1 trong các mô cụ thể. [gut, muscles, and neurons] Người ta phát hiện ra rằng việc hướng nó đến một cơ quan cụ thể sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ.

“Chúng tôi cũng chỉ ra rằng khiếm khuyết trong RNA chuyển này đã dẫn đến mất chức năng trong con đường tạo ra microRNA.” [small pieces of non-coding RNA with a regulatory function]. Có vẻ như số lượng RNA được chuyển đến các mô này càng lớn đã tạo ra một kiểu cạnh tranh trong đó việc sản xuất microRNA là kẻ thua cuộc. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc mất chức năng sản xuất microRNA dẫn đến giảm tuổi thọ.

Nhóm UNICAMP cũng đã nghiên cứu việc chuyển RNA ngoại sinh (giữa môi trường bên ngoài và cơ thể). Như trong các thí nghiệm trước đây, tuổi thọ giảm có liên quan đến sự biểu hiện quá mức của SID-2, chất làm trung gian hấp thu RNA từ ruột và với việc sản xuất quá mức RNA của vi khuẩn mà giun ăn và cuối cùng tồn tại trong các vi sinh vật đường ruột.

Morey cho biết: “Chúng tôi nghĩ rằng giun có thể sử dụng RNA ngoại sinh để theo dõi vi sinh vật trong môi trường, nhưng những tác động tiêu cực có thể xảy ra khi mô của chúng hấp thụ quá nhiều RNA”. “Khi chúng tôi buộc vi khuẩn trong phòng thí nghiệm biểu hiện nhiều dsRNA hơn, tuổi thọ của giun giảm đi. Việc chuyển RNA dư thừa sẽ cản trở cân bằng nội môi và sản xuất RNA nội sinh, khiến đẩy nhanh quá trình lão hóa.”

Tham khảo: “Sự biểu hiện quá mức đặc hiệu mô của các thành phần can thiệp RNA hệ thống sẽ hạn chế tuổi thọ ở C. Elegans” của Henrique Camara, Mehmet Dinçer Inan, Karls A. Vergani-Junior, Silas Pinto, Thiago L. Knittel, Willian G. Salgueiro, Guilherme Tonon- da Silva, Juliana Ramírez, Diogo de Moraes, Dessie L. Braga, Evandro A. D'Souza và Marcelo A. Mori, ngày 18 tháng 11 năm 2023, Gen.
doi: 10.1016/j.gene.2023.148014

Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ nghiên cứu Sao Paulo.