Desde el Neolítico hasta principios del siglo XIX, el promedio de vida humana no excedía los 30 años. Incluso en la relativamente reciente 1940, la esperanza de vida en la URSS era de aproximadamente 40 años, y en los países más favorables de Escandinavia, 60 años. Y solo recientemente, gracias al rápido desarrollo de la medicina, las personas comenzaron a vivir tanto como nunca antes (incluso pensaron en la transición masiva más allá de la marca de los 100 años).
Pero, por desgracia, vivir mucho tiempo no significa mantenerse fuerte y saludable. Y hoy en día, la mayoría de las personas mayores que han llegado a la vejez llevan décadas sufriendo enfermedades crónicas relacionadas con la edad, a veces soñando con dejar este mundo mortal lo antes posible.
Los científicos todavía están buscando factores biológicos que conduzcan al daño celular con el tiempo. Ahora, los investigadores de la Universidad de Harvard han descubierto un vínculo entre el envejecimiento y uno de los principales procesos biológicos conocido como empalme de ARN. Este descubrimiento no solo arroja luz sobre el papel del mecanismo molecular en la prolongación de la vida, sino que también insinúa la posibilidad de ajustarlo para un envejecimiento saludable.
"Lo que mata las neuronas en la enfermedad de Alzheimer es ciertamente diferente de las causas de la enfermedad cardiovascular, pero el envejecimiento es el principal factor de riesgo de todas estas enfermedades", dijo el autor principal del estudio, William Mair. - Por lo tanto, una de las preguntas más importantes: ¿existe un principio general en el trabajo de los sistemas moleculares que permita que tales enfermedades se afiancen en los órganos?
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Para comprender cómo el empalme de ARN puede interferir con el envejecimiento, primero vale la pena recordar cómo se sintetizan las moléculas de proteínas, que son los componentes principales de las células del cuerpo humano, y también regulan el funcionamiento de órganos y tejidos. Las "recetas" para su elaboración están codificadas en el código genético y se almacenan en el núcleo de cada célula, como en una biblioteca.
La creación de una nueva proteína comienza con el hecho de que, sobre la base de una sección separada de ADN, se construye un gen, el llamado ARN mensajero, los aminoácidos codificados en el código se ensamblan en una proteína.
Pero los genes, como las moléculas de ARN construidas sobre su base, contienen regiones no codificantes que deben eliminarse durante el empalme antes de comenzar la síntesis de proteínas.
La producción estable de ARN y proteínas es clave para mantenerse joven y saludable, por lo que los investigadores querían saber qué efecto tienen los cambios en el empalme que inevitablemente ocurren con la edad.
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Mayr y sus colegas experimentaron con el gusano Ascaris Caenorhabditis elegans, que es un organismo modelo tradicional y algo legendario en biología. Este es el primer animal para el que se ha decodificado el genoma y se ha compilado un mapa completo de las neuronas del sistema nervioso. Además, la lombriz intestinal puede convertirse en la primera criatura viviente en viajar a Marte en un futuro próximo. Es importante que C. elegans tenga aproximadamente la misma cantidad de genes que los humanos, por lo que se usa ampliamente en la investigación genética.
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"Ascaris es un tema excelente para los estudios sobre el envejecimiento porque estos gusanos viven sólo tres semanas y durante ese tiempo muestran signos claros de marchitamiento relacionado con la edad", explica la primera autora del estudio, Caroline Heintz. "Por ejemplo, pierden masa muscular, su función reproductiva disminuye, su sistema inmunológico se deteriora e incluso aparecen arrugas en la piel".
Dado que las células del gusano son transparentes, los científicos pudieron etiquetar genes individuales con proteínas fluorescentes y observar en tiempo real cómo cambia el proceso de empalme a medida que envejece el gusano redondo. En cinco días, el equipo no solo pudo aislar a los individuos de la población en la que el empalme permaneció en un nivel normal más tiempo que otros, sino que también pudo predecir con precisión la vida útil de cada gusano en función de la dinámica de estos cambios.
“Este es un resultado realmente interesante que sugiere que algún día seremos capaces de usar el empalme como biomarcador para detectar los primeros signos del envejecimiento”, dice Heinz. Pero no solo esto hizo felices a los científicos, hubo otro resultado importante.
Posteriormente, los investigadores desarrollaron un sistema de restricciones dietéticas, que, como muestran trabajos anteriores, puede prolongar la vida de los gusanos (y no solo). Como resultado, el proceso de empalme de lombrices intestinales permaneció constantemente en el nivel "juvenil" y no cambió con la edad.
En el último paso, el equipo se centró en un elemento separado del proceso de empalme conocido como factor de empalme 1 (SFA-1). Es parte del espliceosoma, una estructura molecular masiva que participa directamente en la eliminación de regiones no codificantes de ARN. Resultó que un aumento en el nivel de SFA-1 en las células prolonga la vida de los áscaris. Este descubrimiento es especialmente importante porque un elemento similar está presente en el mecanismo de empalme en humanos.
“Estos sorprendentes resultados indican que el empalme de ARN alterado puede ser uno de los principales signos del proceso de envejecimiento”, dice Mayr. "Nuestro trabajo abre una nueva área de investigación que podría ayudarnos a comprender cómo prolongar la vida y mantenernos saludables".
Se puede encontrar más información sobre el trabajo de los científicos estadounidenses en un artículo publicado en la revista Nature.
