Старіння та виживання: Генетика продовження тривалості життя за допомогою дієтичних обмежень

Щорічний огляд біохімії

Вип. 77: 727-754 (Дата публікації тому, липень 2008)
Вперше опубліковано в Інтернеті як Загальний огляд 28 березня 2008 року
https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.77.061206.171059

Вільям Мейр та Ендрю Діллін

Анотація

Зменшення споживання їжі для спричинення недоїдання, але не недоїдання подовжує тривалість життя багатьох видів, починаючи від одноклітинних організмів і закінчуючи ссавцями. Це збільшення тривалості життя через обмеження в харчуванні (ДР) пов’язане з глибоким сприятливим впливом на вікову патологію. Історично склалося так, що велика частина роботи над ДР проводилась із використанням моделей гризунів, а 70-річні дослідження виявили багато про фізіологічні зміни, які викликає ДР. Однак мало відомо про генетичні шляхи, що регулюють відповідь на ДР, і про те, чи зберігаються вони між видами. Висвітлення цих шляхів може полегшити розробку цільових фармацевтичних методів лікування ряду вікових патологій. Тут ми обговорюємо, як нещодавня робота в модельних організмах, що не є ссавцями, відкрила нове розуміння генетики DR та як відкриття DR-специфічних факторів транскрипції сприятиме нашому розумінню цього явища.

Ключові слова

Таблиця 1 -Вплив обмеження дієти (DR) на тривалість життя в різних організмах. Тривалість життя збільшується у широкого кола видів, хоча протокол, що застосовується для застосування ДР, сильно різниться для різних видів/лабораторій
Таблиця 2 -Контрастні та специфічні для штаму ефекти Sir2 та ресвератролу на реплікативну тривалість життя (RLS) брунькуючих дріжджів

Фігура Місцеположення

Малюнок 2 Подовження тривалості життя за рахунок порушення компонентів сигналізації поживних речовин. Цей малюнок представляє схему ссавців AMP-активованої протеїнкінази (AMPK)/мішені шляху розпізнавання поживних речовин рапаміцину (TOR). Синє забарвлення вказує на компоненти шляху, зменшення/зниження регуляції ортолога в будь-якому з них C. elegans або D. melanogaster призводить до продовження тривалості життя. Червоне забарвлення вказує на компоненти шляху, надмірна експресія/активація ортолога в будь-якому з них C. elegans або D. melanogaster призводить до продовження тривалості життя. Сірий забарвлення вказує або на відсутність змін у тривалості життя, або на неперевірені.

Фігура Місцеположення

Малюнок 4 Форчбокс типу O (FoxO) та форкхед типу А (Foxa) є важливими для інсуліну/IGF-1- та тривалості життя, що залежить від обмеження дієти, відповідно C. elegans. У відповідь на знижену сигналізацію про інсулін/IGF-1 (IIS) фактор транципції DAF-16/FoxO транслокується в ядро для регулювання експресії ключових генів на реакцію на стрес. DAF-16 регулює підмножину дерновий сімейство генів, с дерново-3 виражене конкретно у відповідь на зменшення IIS. У відповідь на обмеження дієти окремий транскрипційний фактор forkhead, PHA-4/Foxa, регулює накладання, але однозначного набору генів, що включає членів дерновий сімейство генів. дерново-2 і дерново-4 регулюються спеціально у відповідь на обмеження в харчуванні (DR) згідно з PHA-4. SMK-1, ортолог черв'яків SMEK1 ссавців (супресор MEK null), має важливе значення для збільшення тривалості життя як IIS, так і DR у хробака і може функціонувати як транскрипційний корегулятор для опосередкування транскрипційної активності білків вилки (22). Стрілки вказують на активацію; суцільні бруски представляють репресії. Механізмом передачі сигналу до DAF-16 є консервований шлях інсуліну/IGF-1; механізм сигналізації перед PHA-4 досі невідомий.

Фігура Місцеположення

Таблиця 1 Вплив обмеження дієти (DR) на тривалість життя в різних організмах. Тривалість життя збільшується у широкого кола видів, хоча протокол, що застосовується для застосування ДР, сильно різниться для різних видів/лабораторій

a Скорочення: CLS, хронологічний термін життя; RLS, реплікативний термін життя; SDC, стандартне середовище для росту дріжджів.

b Максимальний являє собою середню тривалість життя 10% найбільш довгоживучих в когорті.

Таблиця 2 Контрастні та специфічні для штаму ефекти Sir2 та ресвератролу на реплікативну тривалість життя (RLS) брунькуючих дріжджів