Forscher finden „genetischen Ballast“, der sich im Genom alternder mutierter Tiere ansammelt

Sie kennen wahrscheinlich den Begriff, dass manche Leute „viel zusätzliches Gepäck“ mit sich führen. Normalerweise bezieht sich dieser Begriff auf die emotionale Geschichte dieser Person, aber in der Genetik und unseren Genomen kann „zusätzliches Gepäck“ auch die Transposons beschreiben, die in unseren Genomen lauern, eine historische Aufzeichnung unserer Genome, die traumatische Invasionen während der Evolution überlebt haben. Transposons sind repetitive DNA-Sequenzen, die sich im Genom (der vollständige Satz genetischer Anweisungen eines Organismus) von einer Stelle an eine andere bewegen (transponieren) können und während der Evolution als wichtige Eindringlinge unserer Genome gelten.

„Wenn wir jung und gesund sind, leisten unsere Genome normalerweise gute Arbeit bei der Handhabung all dieser Transposons und halten sie fern. Aber was ist, wenn wir während des Alterns oder in ungesunden Mutanten mit all diesem ‚zusätzlichen Gepäck‘ in unseren Genen umgehen? “ eine Frage des korrespondierenden Autors Nelson Lau, Ph.D., außerordentlicher Professor für Biochemie an der BUSM und Direktor des BU Genome Science Institute.

In einer neuen Studie im Journal of PLoS-Genetikuntersuchten Forscher der Boston University School of Medicine (BUSM) diese Frage, wie sich diese mobilen genetischen Elemente während einer einzigen Lebensspanne im Genom normaler und mutierter Tiere anreichern können. Ihre Studie verwendete den Modellorganismus von Fruchtfliegen, deren Genom zu 12 Prozent aus Transposons besteht und ein guter Ersatz für Menschen ist, bei denen Transposons über 40 Prozent unserer DNA ausmachen.

Laut den Forschern verstauen junge Tiere Transposons normalerweise ordentlich, damit sie organisiert und ruhig bleiben. Einige Forscher sehen jedoch jetzt, dass Transposons während des Alterns von Tieren aktiviert werden, wenn die natürlichen Prozesse zur Stilllegung von Transposons mit dem Alter abnehmen. „Die verheerenden Auswirkungen des Alterns zu verlangsamen, ist nach wie vor ein wichtiges Ziel der biomedizinischen Forschung, und diese Studie zielte darauf ab, festzustellen, ob sich während des Alterns aktivierte Transposons bewegen und in älteren Genomen ansammeln können“, sagt Lau.

Das Lau-Laborteam verwendete Gesamtgenomsequenzierung und Bioinformatik, um zu zeigen, dass normale ältere Fruchtfliegen verhindern können, dass sich Transposons in genomischer DNA ansammeln, obwohl die Transposon-RNAs während des Alterns immer noch erhöht waren. Kranke Tiere mit Mutationen, die RNA-Interferenzwege betreffen, häuften jedoch während des Alterns offenbar viel mehr dieser Transposon-Kopien im Genom an.

Um zu sehen, ob dieser Zustand behandelt werden kann, verwendeten die Forscher genetische Tricks, um die RNA-Interferenzwege in Fliegen zu verbessern, was den älteren Fliegen half, eine Transposon-RNA-Erhöhung im Alter zu verhindern. Darüber hinaus beobachteten sie bei diesen modifizierten Fliegen eine längere Lebensdauer, ein Ergebnis, das dem Finden eines großartigen Therapeuten ähnelt, der Sie durch Probleme führen kann, und sich nicht von „zusätzlichem Gepäck“ wie Transposons belasten lässt.

Über das Genom hinaus entdeckten die BUSM-Forscher auch, dass sich Transposons als extrachromosomale zirkuläre DNAs ansammeln könnten. Diese mysteriösen Kreise unterscheiden sich vom Genom und wurden auch in Krebszellen beobachtet. Obwohl sich genomische Transposons nur in mutierten Fliegen anreichern, können sich diese Kreise sogar in normalen Fliegen anreichern.

Zukünftige Bemühungen des Lau-Labors werden darin bestehen, weiterhin herauszufinden, wie sich zirkuläre Transposon-DNAs während des Alterns ansammeln; und ob die Verstärkung der RNA-Interferenz bei älteren Tieren zusätzlich zur Transposon-RNA auch zirkuläre DNA stoppen kann. „Vielleicht könnten wir alle eine gute Therapie gebrauchen, nicht nur für unseren emotionalen Zustand, sondern auch für unsere Genome“, fügt Lau hinzu.