Глубокое секвенирование циркадианных генов обнаруживает гены стресса,переходящие в режим устойчивой ритмической экспрессии в процессе старения

Разработчик

Рэчел С. Куинзль, Эйлин С. Чоу, Ядвига М. Гейбултович, Дэвид А. Хэндрикс и др.

Описание технологии

Нарушение циркадианных часов, которые направляют ритмическую экспрессию множества выходных генов, ускоряет старение. Чтобы узнать, как циркадианная система защищает стареющие организмы, авторы технологии сравнили циркадианный транскриптом в головах молодых и старых дрозофил Drosophila melanogaster. Коровые (основные) и большинство выходных генов биологических часов оставались устойчиво ритмичными у старых мух, в то время как другие теряли ритмичность с возрастом, что приводило к повышенной или пониженной конститутивной экспрессии. В порядке непредвиденного результата авторы идентифицировали подмножество генов, которые в процессе старения увеличивают ритмичность своей работы или приобретают ее de novo, усиливая стрессорную реакцию организма. Эти гены, названные организаторами цикла (циклерами) поздних этапов жизни, также претерпевали ритмическую индукцию у молодых мух при постоянном воздействии экзогенного окислительного стресса, причем такого рода усиление активности являлось зависимым от биологических часов (CLOCK-зависимым). Связанная с возрастом ритмичность была также определена у нескольких предполагаемых первичных транскриптов piРНК перекрывающихся антисмысловых транспозонов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при старении организмов циркадианная система переходит в режим увеличения приоритета регуляции для смягчения последствий накопления клеточного стресса.

Практическое применение

Исследование, проведенное в целях разработки этой технологии, обеспечивает первичное понимание механизма регуляции с помощью организаторов цикла поздних этапов жизни, который включает участие Clock-генов − главного регулятора, ограничивающего скорость циркадианной транскрипции у дрозофилы Drosophila melanogaster. Эти данные подтверждают модель, согласно которой циркадианная система рекрутирует в конце жизни организаторы цикла поздних этапов жизни для того, чтобы смягчить ущерб от потенциально разнообразных источников клеточного и генотоксического стресса, которые накапливаются в процессе старения. Эта технология может оказаться весьма полезна для дальнейшего использования в исследованиях универсальных механизмов старения любых организмов, а также для разработки специфической терапии заболеваний, связанных с возрастом.

Лаборатории

• Department of Biochemistry & Biophysics, 2011 Agriculture & Life Sciences Building, Oregon State University, Corvallis (USA)
• Department of Integrative Biology, 3029 Cordley Hall, Oregon State University, Corvallis (USA)
• School of Electrical Engineering and Computer Science, 1148 Kelley Engineering Center, Oregon State University, Corvallis (USA)

Ссылки

Публикации

• Kuintzle, R.C. et al. «Circadian deep sequencing reveals stress-response genes that adopt robust rhythmic expression during aging." 8 Nature Communications (2017): 14529.
• Krishnan, N. et al. «Loss of circadian clock accelerates aging in neurodegeneration-prone mutants. Neurobiol." 45 Dis. (2012): 1129–1135.
• Krishnan, N. et al. «The circadian clock gene period extends healthspan in aging Drosophila melanogaster." 1 Aging (2009): 937–948.