Abstract

Restricția calorică (CR) extinde durata de viață într-un spectru larg de organisme și este singurul regim cunoscut pentru a prelungi durata de viață a mamiferelor 1,2,3,4. Am stabilit un model de CR în drojdie în devenire Saccharomyces cerevisiae. În acest sistem, durata de viață poate fi extinsă prin limitarea glucozei sau prin reducerea activității kinazei ciclice-AMP dependente de glucoză (PKA) 5. Extinderea duratei de viață la un mutant cu activitate PKA redusă necesită Sir2 și NAD (nicotinamidă adenină dinucleotidă) 5. În acest studiu, explorăm modul în care CR activează Sir2 pentru a extinde durata de viață. Aici arătăm că manevrarea metabolismului carbonului către ciclul acidului tricarboxilic mitocondrial și creșterea concomitentă a respirației joacă un rol central în acest proces. Discutăm despre modul în care această strategie metabolică se poate aplica CR la animale.

Opțiuni de acces

Abonați-vă la Jurnal

Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an

doar 3,58 EUR pe număr

Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.

Închiriați sau cumpărați articol

Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.

Toate prețurile sunt prețuri NET.

extinde

Referințe

Weindruch, W. & Walford, R. L. Întârzierea îmbătrânirii și a bolilor prin restricție dietetică (Thomas, Springfield, Illinois, 1998)

Roth, G. S., Ingram, D. K. și Lane, M. A. Restricția caloriilor la primate: va funcționa și cum vom ști? J. Am. Geriatr. Soc. 47, 896–903 (1999)

Sohal, R. S. și Weindruch, R. Stresul oxidativ, restricția calorică și îmbătrânirea. Ştiinţă 273, 59–63 (1996)

Yu, B. P. Modularea proceselor de îmbătrânire prin restricție dietetică (CRC Press, Boca Raton, Florida, 1994)

Lin, S. J., Defossez, P. A. și Guarente, L. Cerința NAD și SIR2 pentru extinderea duratei de viață prin restricție de calorii în Saccharomyces cerevisiae. Ştiinţă 289, 2126–2128 (2000)

Kaeberlein, M., McVey, M. și Guarente, L. The SIR2/3/4 complex și SIR2 singuri promovează longevitatea în Saccharomyces cerevisiae prin două mecanisme diferite. Gene Dev. 13, 2570–2580 (1999)

Smith, J. S. și colab. O activitate de proteină deacetilază dependentă de NAD +, conservată filogenetic, din familia proteinelor Sir2. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 97, 6658–6663 (2000)

Landry, J. și colab. Proteina de tăcere SIR2 iar omologii săi sunt deacetilaze proteice dependente de NAD. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 97, 5807–5811 (2000)

Imai, S., Armstrong, C. M., Kaeberlein, M. & Guarente, L. Protejarea transcripțională și longevitate Sir2 este o histonă deacetilază dependentă de NAD. Natură 403, 795–800 (2000)

Tissenbaum, H. A. & Guarente, L. Doza crescută de a brânză-2 gena extinde durata de viață în Caenorhabditis elegans. Natură 410, 227-230 (2001)

Guarente, L. Sir2 leagă tăcerea cromatinei, metabolismul și îmbătrânirea. Gene Dev. 14, 1021-1026 (2000)

Smith, J. S. & Boeke, J. D. O formă neobișnuită de silențiere transcripțională în ADN-ul ribozomal de drojdie. Gene Dev. 11, 241–254 (1997)

Pronk, J. T., Yde Steensma, H. & Van Dijken, J. P. Metabolismul piruvatului în Saccharomyces cerevisiae. Drojdie 12, 1607–1633 (1996)

Stryer, L. Biochimie (Freeman, New York, 1995)

Blom, J., De Mattos, M. J. și Grivell, L. A. Redirecționarea distribuției fluxului respiro-fermentativ în Saccharomyces cerevisiae prin supraexprimarea factorului de transcripție Hap4. Aplic. Mediu Microbiol. 66, 1970–1973 (2000)

de Winde, J. H. & Grivell, L. A. Reglarea globală a biogenezei mitocondriale în Saccharomyces cerevisiae. Prog. Acid nucleic Res. Mol. Biol. 46, 51-91 (1993)

Forsburg, S. L. & Guarente, L. Identificarea și caracterizarea HAP4: o a treia componentă a legăturii CCAAT HAP2/HAP3 heteromer. Gene Dev. 3, 1166–1178 (1989)

Bakker, B. M. și colab. Stoichiometrie și compartimentarea metabolismului NADH în Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiol Rev. 25, 15–37 (2001)

Longo, V. D., Gralla, E. B. și Valentine, J. S. Activitatea superoxid dismutazei este esențială pentru supraviețuirea fazei staționare în Saccharomyces cerevisiae. Producția mitocondrială de specii toxice de oxigen in vivo. J. Biol. Chem. 271, 12275–12280 (1996)

Fabrizio, P., Pozza, F., Pletcher, S. D., Gendron, C. M. și Longo, V. D. Reglarea longevității și rezistenței la stres de către Sch9 în drojdie. Ştiinţă 292, 288–290 (2001)

Melov, S. și colab. Extinderea duratei de viață cu mimetice superoxid dismutază/catalază. Ştiinţă 289, 1567–1569 (2000)

Orr, W. C. și colab. Extinderea duratei de viață prin supraexprimarea superoxidului dismutazei și catalazei în Drosophila melanogaster. Ştiinţă 263, 1128–1130 (1994)

Taub, J. și colab. Este necesară o catalază citosolică pentru a extinde durata de viață a adultului în C. elegans daf-C și clk-1 mutanți. Natură 399, 162–166 (1999)

Feng, J., Bussiere, F. & Hekimi, S. Transportul de electroni mitocondriale este un factor determinant al duratei de viață în Caenorhabditis elegans. Dev. Celulă 1, 633–644 (2001)

Lee, C. K., Klopp, R. G., Weindruch, R. & Prolla, T. A. Profilul expresiei genice a îmbătrânirii și întârzierea acestuia prin restricție calorică. Ştiinţă 285, 1390–1393 (1999)

Guldener, U., Heck, S., Fielder, T., Beinhauer, J. & Hegemann, J. H. O nouă casetă eficientă de întrerupere a genei pentru utilizare repetată în drojdie în devenire. Acizi nucleici Res. 24, 2519–2524 (1996)

Hegde, P. și colab. Un ghid concis pentru analiza microarray-ului ADNc. Biotehnică 29, 548–550, 552–554, 556 (2000).

Eisen, M. B., Spellman, P. T., Brown, P. O. și Botstein, D. Cluster analysis and display of genome-wide expression patterns. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 95, 14863–14868 (1998)

Mulțumiri

Mulțumim lui D. McNabb și membrilor laboratorului Guarente pentru sugestii; J. Smith pentru furnizarea de tulpini; T. Galitski pentru contribuțiile sale la dezvoltarea de microarrays și instrumente software analitice; și T. Ideker pentru sugestii cu analiza microarray. Această lucrare a fost susținută de subvenții acordate L.G. de la Institutul Național de Sănătate (NIH), Fundația Medicală Ellison, Institutul Seaver și Fondul Howard și Linda Stern. S.-J.L. este susținut de un premiu individual NRSA. G.R.F. este susținut de NIH și este profesor de genetică al Societății Americane a Cancerului. A.A.A. este susținut de Grantul de formare NIH în științe genomice, sponsorizat de Centrul de inginerie a proceselor de biotehnologie. V.C.C. și L.A.S. sunt susținute de subvenții de la NIH.

Informatia autorului

Adresa actuală: Longenity Inc., Medford, Massachusetts, 02155, SUA

Adresa actuală: CNRS UMR 5665, Ecole Normale Superieure de Lyon, Franța

Afilieri

Departamentul de Biologie, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, Massachusetts, 02139, SUA

Su-Ju Lin, Matt Kaeberlein, Pierre-Antoine Defossez și Leonard Guarente

Whitehead Institute for Biomedical Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, 02142, SUA

Alex A. Andalis și Gerald R. Fink

Departamentul de Științe ale Sănătății Mediului, Școala de Sănătate Publică a Universității Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21205, SUA

Lori A. Sturtz & Valeria C. Culotta

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar