הסוד לנוער סלולרי עשוי להיות תלוי בשמירה על הגרעין – מבנה מעובה בתוך גרעין התא – קטן, על פי חוקרי וייל קורנל רפואה. הממצאים הובהרו בשמרים, מודל אורגניזם המפורסם בייצור לחם ובירה ועם זאת דומה באופן מפתיע לבני אדם ברמה התאית.
המחקר, שפורסם ב-25 בנובמבר ב-Nature Aging, עשוי להוביל לטיפולי אריכות ימים חדשים שיכולים להאריך את תוחלת החיים של האדם. זה גם קובע טיימר תמותה שחושף כמה זמן נשאר תא לפני שהוא מת.
ככל שאנשים מתבגרים, הם נוטים יותר לפתח מצבים בריאותיים, כגון סרטן, מחלות לב וכלי דם ומחלות ניווניות.
"הזדקנות היא גורם הסיכון הגבוה ביותר למחלות אלו", אמרה ד"ר ג'סיקה טיילר, פרופסור לפתולוגיה ורפואת מעבדה ב-Will Cornell Medicine. "במקום לטפל בכל מחלה בנפרד, גישה טובה יותר תהיה לפתח תרופה או תוסף שיעכב את הופעת המחלות על ידי מניעת הפגמים המולקולריים הבסיסיים הגורמים להן". הגרעין עשוי להחזיק את המפתח.
חבילות קטנות
הגרעין מחזיק את הכרומוזומים של התא ואת הגרעין שבו נמצא ה-DNA הריבוזומלי (rDNA). הגרעין מבודד את ה-rDNA המקודד לחלקי ה-RNA של הריבוזומים, המנגנון לבניית חלבונים. ה-rDNA הוא אחד החלקים השבריריים ביותר של הגנום, בשל אופיו החוזר על עצמו המקשה על תחזוקה ותיקון אם ניזוק. אם נזק ב-rDNA אינו מתוקן במדויק, זה יכול להוביל לסידורים כרומוזומליים ולמוות של תאים.
באורגניזמים משמרים ועד תולעים לבני אדם, נוקלאולי מתרחבים במהלך ההזדקנות. מצד שני, אסטרטגיות אנטי-אייג'ינג כמו הגבלת קלוריות, או אכילה פחותה, מביאות לגרעין קטן יותר. "הגבלת קלוריות עושה כל כך הרבה דברים שונים, ואף אחד לא יודע באיזו דרך היא מאריכה את תוחלת החיים", אמר ד"ר טיילר.
ד"ר טיילר ועמית בתר-דוקטורט ד"ר ג'יי איגנסיו גוטיירז, המחבר הראשון של המאמר, חשדו ששמירה על נוקלאולי קטנים עלולה לעכב את ההזדקנות. כדי לבדוק את הרעיון הזה, הם הנדסו דרך מלאכותית לאבטח את ה-rDNA לממברנה המקיפה את גרעין תאי השמרים כדי שיוכלו לשלוט מתי הוא מעוגן ומתי לא.
היתרון של המערכת שלנו הוא שאנחנו יכולים לבודד את גודל הגרעין מכל ההשפעות האחרות של אסטרטגיות אנטי-אייג'ינג".
ד"ר ג'יי איגנסיו גוטיירז, פוסט דוקטורט
החוקרים גילו שקישור הגרעין מספיק כדי לשמור אותו קומפקטי, ונוקלאולים קטנים עיכבו את ההזדקנות בערך באותה מידה כמו הגבלת קלוריות.
רגעים אחרונים
מעניין לציין שהנוקלאולים לא התרחבו באותו קצב במהלך כל תוחלת החיים כשהתאים הזדקנו. הם נשארו קטנים במשך רוב חיי השמרים, אבל בסף גודל גרעיני, הנוקלאולים פתאום החלו לגדול במהירות ולהתרחב לגודל גדול בהרבה. תאים שרדו בממוצע רק כחמש חלוקות תאים נוספות לאחר פגיעה בסף הזה.
"כשראינו שלא מדובר בגידול ליניארי, ידענו שמשהו חשוב באמת קורה", אמר ד"ר גוטיירז. נראה שעובר את הסף משמש כטיימר תמותה, מתקתק את הרגעים האחרונים של חיי התא.
במהלך ההזדקנות, ה-DNA צובר נזק, שחלקו עלול להיות הרסני לתא. בבדיקות, הצוות מצא שלנוקלאולים גדולים יש rDNA פחות יציב מאשר לקטנים יותר. כמו כן, כאשר המבנה גדול, חלבונים וגורמים אחרים שבדרך כלל אינם נכללים מהגרעין אינם נשמרים עוד בחוץ. זה כאילו הגרעין הופך דולף, ומכניס מולקולות שיכולות להרוס את ה-rDNA השביר.
"כל העניין של קונדנסטים הוא להפריד בין תגובות ביולוגיות כדי לעזור להם לעבוד ביעילות, אבל עכשיו כשיש לך חלבונים אחרים שנכנסים לגרעין, זה מוביל לאי יציבות הגנום, מה שמעורר את סוף תוחלת החיים", אמר ד"ר טיילר. חלבונים אלו עלולים לגרום להצטברות של בעיות קטסטרופליות, כגון סידורים כרומוזומליים.
בשלב הבא, החוקרים מתכננים לחקור השפעות גרעיניות על הזדקנות בתאי גזע אנושיים. תאי גזע מיוחדים מכיוון שיש להם פוטנציאל להחליף סוגי תאים אחרים כשהם מתים. אבל בסופו של דבר, תאי הגזע מפסיקים להתחלק, ולכן החוקרים מקווים להשתמש בידע שנרכש מהפרויקט הזה כדי לגרום להם להחזיק מעמד זמן רב יותר.
ד"ר טיילר וד"ר גוטיירז נרגשים מהאופן שבו היבטים שונים של ביולוגיה והזדקנות חברו יחד בפרויקט זה, שעשוי להוביל לטיפולים חדשים. "התרגשתי מכך שנוכל לחבר את המבנה של הגרעין עם תהליך התיקון באופן שניתן לשמר משמרים לבני אדם", אמר ד"ר גוטיירז.
