Gen pro dlouhověkost

Když se zjistilo, že genetický kód má klíčovou úlohu při stavbě živé hmoty a regulaci jejích životních projevů, zcela zákonitě to vzbudilo i touhu po jeho dešifrování. První pokusy byly namířeny na analýzu nukleotidových sekvencí genomu nižších organizmů, ale pozornosti neunikly ani lidské chromozomy. Zprávy o izolaci nových genů se objevují každý měsíc, genové databáze se plní novými informacemi a počet organizmů, jejichž genom byl kompletně zmapován (nedávno např. patogenní bakterie Helicobacter pylori, viz Nature 388, 539–547, 1997), pomalu narůstá. Jedním z organizmů, na nějž se molekulární genetikové zaměřili, je i maličká hlístice Caenorhabditis elegans (třída Nematoda). S jejím jménem se mohli čtenáři Vesmíru setkat např. v souvislosti s objevem genů regulujících apoptózu (Vesmír 73, 550, 1994/10) nebo vnitřní rytmicitu organizmu (Vesmír 76, 135, 1997/3). Nedávno byl v genomu C. elegans identifikován gen, který ovlivňuje její „dlouhověkost“.

C. elegans se za normálních okolností dožívá 14 dnů; každý den života tedy pro ni znamená tolik jako 5 let pro člověka. Vlivem stresu způsobeného přemnožením a následným poklesem dostupnosti potravy (bakterií) přestanou C. elegans jíst. Vstoupí do zvláštního setrvalého stavu, který bývá označován dauer-fáze (z něm. dauer – trvání, dlouhá doba), a v něm mohou přečkat období mnohonásobně delší než délka jejich života. V jejich těle se nahromadí tukové zásoby a zesílí kutikula. Vlastními signály k navození setrvalého stavu je jednak vzestup koncentrace feromonů, které prostřednictvím chemoreceptorů informují o nadměrné populační hustotě, jednak pokles hladiny inzulinu, který odráží snížený přísun potravy. Aktivace oběma signály najednou navodí dauer-fázi.

Nedávno se podařilo zjistit sekvenci genu, jehož poškození zablokuje schopnost C. elegans vstoupit do setrvalého stavu. Gen byl označen jako daf-2 (podle dauer-fáze). Drobné mutace daf-2 prodlouží svému nositeli život 2krát až 3krát nad běžný průměr, aniž by tito jedinci museli vstoupit do setrvalého stavu. To znamená, že gen přímo reguluje „dlouhověkost“ hlístic. Produkt tohoto genu, protein DAF-2, sdílí v sekvenci aminokyselin 35% podobnost s lidským inzulinovým receptorem. I tato podobnost dosvědčuje úlohu daf-2 při sledování a modifikování celkového metabolizmu. V období blahobytu váže DAF-2 dostatek hormonu analogického inzulinu a umožňuje buňkám normální stupeň metabolizmu glukózy. Hladovění znamená nedostatečnou stimulaci receptoru, což způsobí přepnutí metabolizmu do setrvalého stavu, který hlísticím umožňuje přečkat nepříznivé časy. Změny v metabolizmu glukózy mohou reprezentovat klíčový prvek zpomalující stárnutí i u vyšších organizmů. Není vyloučeno, že prodloužení života až o 40 %, pozorované u potkanů a myší po kalorické deprivaci, je zprostředkováno stejným mechanizmem, tj. prostřednictvím aktivace inzulinového receptoru. Hlodavci při této deprivaci dokážou mnohem efektivněji utilizovat glukózu, a proto jejich buňky vykazují menší stupeň nežádoucích změn, jakými je např. oxidativní poškození tkání. Pokud by se podařilo rozluštit celý signální mechanizmus, který v buňkách setrvalý stav navozuje, bylo by možné navodit účinnější zužitkování energie i bez hladovění buněk. Tak by se mohla prodloužit délka funkčního období buněk a zmírnit neblahé dopady stárnutí. (Science 277, 897–898, 1997)