به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تجمع جهش‌ها در DNA اغلب به عنوان توضیحی برای فرآیند پیری ذکر می‌شود، اما این تنها یک فرضیه در میان بسیاری از فرضیه‌ها باقی مانده است. این مکانیسم نشان می‌دهد که آسیب‌های وارده به DNA غیرکدکننده، که اغلب پنهان هستند، بیشتر در بافت‌هایی که به آهستگی تکثیر می‌شوند، مانند بافت‌های کبد یا کلیه‌ها تجمع می‌یابند. برخلاف اندام هایی که به طور مکرر بازسازی می‌شوند، این آسیب‌ها برای مدت طولانی ناشناخته می‌مانند و از تقسیم سلولی جلوگیری می‌کنند. این نتایج که در مجله Cell منتشر شده است، راه‌های جدیدی را برای درک پیری سلولی و به طور بالقوه کند کردن آن باز می‌کند.

اندام‌ها و بافت‌های ما همه به یک اندازه پیر نمی‌شوند. افزایش سن که با افزایش سلول‌های پیر مشخص می‌شود  سلول‌هایی که قادر به تقسیم نیستند و عملکرد خود را از دست داده‌اند و روی کبد یا کلیه‌ها سریع‌تر از پوست یا روده تأثیر می‌گذارد. مکانیسم‌هایی که به این فرآیند کمک می‌کنند موضوع بحث‌های زیادی در جامعه علمی است. در حالی که به طور گسترده پذیرفته شده است که آسیب به ماده ژنتیکی (DNA) که با افزایش سن انباشته می‌شود، ریشه پیری است، ارتباط بین این دو پدیده نامشخص است. مولکول‌های DNA حاوی مناطق کدکننده، ژن‌هایی که پروتئین‌ها را کد می‌کنند و مناطق غیر کدکننده‌ای هستند که در مکانیسم‌هایی که ژنوم را تنظیم یا سازماندهی می‌کنند، درگیر هستند. سلول که به طور مداوم توسط عوامل خارجی و داخلی آسیب می بیند، دارای سیستم های ترمیم DNA است که از تجمع خطاها جلوگیری می‌کند. خطاهای واقع در مناطق کدگذاری هنگام رونویسی ژن‌ها، یعنی زمانی که آنها فعال می‌شوند، شناسایی می‌شوند. خطاها در مناطق غیر کد کننده در طول تجدید سلول شناسایی شده، که هر بار نیاز به ایجاد یک نسخه جدید از ژنوم از طریق فرآیند همانندسازی DNA دارد. با این حال، نوسازی سلولی بسته به نوع بافت یا اندام با فرکانس یکسان اتفاق نمی افتد. بافت ها و اندام هایی که در تماس دائمی با محیط بیرون هستند، مانند پوست یا روده، سلول های خود را تجدید می کنند (و در نتیجه DNA خود را تکثیر می کنند) بیشتر یک یا دو بار در هفته  نسبت به اندام‌های داخلی مانند کبد یا کلیه ها. سلول های آن تنها چند بار در سال تکثیر می‌شوند. تکثیر ژنوم پستانداران یک فرآیند حیاتی است که وفاداری بالای آن برای اطمینان از رشد طبیعی و پیری سالم و به حداقل رساندن شروع سرطان و سایر بیماری ها مهم است. هزاران منبع تکثیر DNA برای تکثیر ژنوم پستانداران مورد نیاز است و تلاش قابل توجهی برای ترسیم موقعیت آنها روی ژنوم انجام شده است. این تلاش‌ها که عمدتاً با سلول‌های رشد یافته در کشت بافت انجام می‌شود، از رویکردهای تجربی و انواع سلول‌های بسیار متفاوتی استفاده کرده است.از آنجایی که نقشه‌برداری از موقعیت‌های منشا تکثیر DNA برای درک چگونگی سازماندهی و تکثیر ژنوم پستانداران مهم است، محققان سعی کردند موقعیت‌های مبدا را در داخل بدن با استفاده از کبد موش بازسازی‌کننده به‌عنوان یک سیستم مدل نقشه‌برداری کنند. در پستانداران بالغ، سلول‌های کبدی تکثیر نمی‌شوند، اما می‌توان آنها را وادار کرد تا پس از هپاتکتومی جزئی (PH) به‌طور همزمان وارد فاز S شوند. می‌تواند هر دو بافت تکثیر شونده غیر تکثیر شونده و همزمان را که برای تولید و اعتبارسنجی داده های نقشه برداری مبدا مورد نیاز است، بدست آورد. همانطور که توضیح داده شد، محققان توانستند داده‌های تکثیر DNA بسیار قابل تکرار را از کبد موش در حال بازسازی به دست آورند. در موش‌های جوان، محققان منشا کارآمد را مشاهده کردند. در مقابل، تجزیه و تحلیل کبدهای در حال بازسازی موش‌های پیر نشان داد که پیری منجر به تولید با منشأ بسیار ناکارآمد می‌شود که با القای پاسخ آسیب DNA مرتبط است. قابل توجه است که مهار استرس تکثیر دی‌ان‌ای کیناز ATR باعث شلیک منشأ کارآمد در کبد در حال بازسازی موش‌های پیر شد، اما باعث ایجاد پاسخ التهابی شد. یافته های این مطالعه نشان دهنده اولین بررسی درون تنی دینامیک همانندسازی DNA در شرایط فیزیولوژیکی است که تاثیر پیری را آشکار می‌کند. محققان همچنین بینش‌هایی در مورد چگونگی اطمینان از صحت تکثیر ژنوم ارائه دادند.

کبد به عنوان مدل ایده آل برای مطالعه پیری

محققان در حال مطالعه مکانیسم‌های همانندسازی DNA هستند. محققان این مطالعه کبدی (هپاتوسیت‌ها) را مطالعه کرده‌اند که به ندرت تکثیر می‌شوند. دانشمندان ارتباط بالقوه بین پیری سریع‌تر کبد و فرکانس کمتر تکثیر DNA در سلول‌های آن را تجزیه و تحلیل کردند. مدل مطالعه، کبد موش، اندامی ایده آل برای مطالعه مکانیسم های تکثیر DNA در داخل بدن است. در پستانداران بالغ، سلول‌های کبدی به ندرت تکثیر می‌شوند مگر اینکه تا حدی از بین رفته باشند. پس از جداسازی دو سوم از کبد موش‌های پیر یا جوان. دانشمندان با نقشه برداری برای اولین بار از مکان‌هایی که تکثیر DNA در سلول‌های کبدی که پس از فرسایش بازسازی می‌شوند شروع می‌شود، دریافتند که این مکان‌ها همیشه در مناطق غیر کد کننده قرار دارند. همچنین مشاهده شد که شروع تکثیر در موش‌های جوان بسیار کارآمدتر از موش‌های پیر بود. این مناطق غیر کد کننده تحت بررسی منظم خطا نیستند و بنابراین در طول زمان آسیب تجمع می یابد. پس از برداشتن کبد در موش‌های جوان، هنوز آسیب کمی وجود دارد و امکان تکثیر DNA وجود دارد. برعکس، زمانی که آزمایش انجام می‌شود. سرپرست این مطالعه، توضیح می‌دهد که در موش‌های پیر، تعداد بیش از حد خطاهای انباشته شده در طول زمان باعث ایجاد یک سیستم هشدار می‌شود که از تکثیر DNA جلوگیری می‌کند. این بلوک تکثیر DNA از تکثیر سلول‌ها جلوگیری می‌کند و منجر به تخریب عملکرد سلولی و پیری بافت می‌شود.

به امید کاهش روند پیری

این مشاهدات می‌تواند توضیح دهد که چرا بافت‌هایی که به آهستگی تکثیر می‌شوند، مانند کبد، سریعتر از بافت‌هایی که به سرعت تکثیر می‌شوند، مانند روده، پیر می‌شوند. در سلول‌هایی که برای مدت‌های طولانی خاموش مانده‌اند، ضایعات بیش از حد رمزنگاری DNA در نواحی غیر کدکننده، که حاوی مبدا همانندسازی هستند، جمع شده‌اند و از شروع تکثیر جلوگیری می‌کنند. از سوی دیگر، در بافت‌هایی که به سرعت تکثیر می‌شوند، آسیب کمی به لطف تجدید سلولی مکرر جمع می‌شود و منشاء تکثیر کارایی خود را حفظ می‌کند. مدل این تحقیق نشان داد که با ترمیم آسیب DNA مرموز قبل از شروع تکثیر، می‌توان از جنبه‌های خاصی از پیری جلوگیری کرد.

پایان مطلب./