Yana Slesarenko

Yana Slesarenko

  • Home
  • Pages
  • Как выбрать оптимальную комбинацию генов?​

Как выбрать оптимальную комбинацию генов?

Существуют различные стратегии выбора оптимальной комбинации генов для увеличения продолжительности жизни, в их числе можно выделить эволюционный подход, анализ транскриптомов и “hallmarks of aging”.

Генетика

Эволюционный подход

Разные виды животных и растений имеют разную продолжительность жизни.
Но если посмотреть внимательно, то старение не является непременным атрибутом любых живых систем. О каком старении может идти речь в популяциях одноклеточных, которые размножаются симметричным делением? И, если в таких популяциях старения, возможно, нет, почему должны стареть агрегаты клеток, которые дали начало эволюции многоклеточных?

Тогда встает вопрос: почему в ходе естественного отбора явление старения не просто не элиминировало, хотя очевидным образом снижало приспособленность стареющего организма, но, более того, эволюционировало?

Несомненно, внутренние и внешние факторы способствуют увеличению смертности с возрастом. С развитием знаний в области физиологии и молекулярной генетики внимание было обращено на различного рода повреждения ДНК, клеток и тканей. Механизмы, способствующие старению, сами по себе являются стохастическими. Однако продолжительность жизни внутри видов одинакова, при том, что разные виды имеют очень разную продолжительность жизни.

По всей видимости видовая продолжительность жизни имеет генетическую основу. Так что ещё одна проблема, которую должны объяснить эволюционные теории старения, — это различия в продолжительности жизни у разных видов.

Говоря об эволюционном подходе, стоит обратиться к теориям старения.
Одна из них предложена Питером Медаваром ещё в 1952 году. По его теории старение объясняется накоплением вредных мутаций. То есть гены с вредными мутациями, которые проявляются во взрослом возрасте, не встречают сопротивления естественного отбора, поэтому изменения накапливаются и дальше, приводя к старению. В то же время вредные мутации с раннего возраста жестко отсеиваются естественным отбора. А всё потому что это негативно влияет на выживаемость и репродуктивную пригодность. Например дети с генетическими заболеваниями (фенилкетонурия, спинальная мышечная атрофия, прогерия и другие) часто не доживают до репродуктивного возраста и не успевают передать свои гены дальше.

При этом мутации, полезные в раннем возрасте человека (связанные с той же репродуктивной способностью, например), поддерживаются естественным отбором в отличие от генов, несущих пользу в пожилом возрасте (снижающие риск онкологических или нейродегенеративных заболеваний)1. В итоге, в ходе эволюции стало возможным накопление вредных мутаций у более старых особей. Это становится более заметным и очевидным в благоприятных условиях жизни, когда мы все перестаём умирать от внешних факторов (от лап хищников, например).

Другая теория предлагает идею компромиссов. Уильямс в 1957 году предположил: гены, благотворно влияющие на приспособленность в раннем возрасте, но пагубно влияющие на приспособленность в более позднем возрасте, будут отобраны из-за уменьшения силы естественного отбора со временем. Эта теория теперь известна как антагонистическая плейотропная теория старения. То есть получается, что старение развилось как побочный продукт естественного отбора для благотворного воздействия на раннюю репродуктивную способность. Предложенные Уильямсом плейотропные гены должны были объяснить процесс старения. Такие гены сохраняются в популяции потому что положительно влияют на размножение в молодом возрасте, хотя и не дают ничего хорошего в позднем возрасте (до которого в любом случае доживает незначительная часть популяции). Эффект от этих генов в старости и будет старением2.

И вот пример, ген TP53, увеличивает шансы на успешное размножение, он останавливает размножение клеток с повреждениями ДНК, которые счичтываются как потенциальные раковые клетки (известный “страж генома”). При этом его повышенная активность может подавлять деление стволовых клеток, поэтому организм перестаёт обновлять и заменять изнашивающиеся ткани во время старения3.

Аргументы Уильямса получили развитие в теории одноразовой сомы. Здесь уже подчеркивается компромисс между репродукцией и соматическим восстановлением и поддержанием. Эта теория Кирквуда (1977) говорит о том, что увеличение продолжительности жизни отдельных особей возможно в том случае, если вся остальная популяция будет жить в благоприятных безопасных условиях. Тогда, избавив вид от вечной борьбы с хищниками и естественного отбора, можно значительно увеличить время существования каждого его представителя4.

Конечно если говорить о генетических аспектах старения, то тут ещё важно упомянуть о теории соматических мутаций и повреждении ДНК (повреждение ДНК повсеместно в биологическом мире и является основной причиной старения)5, теории теломерного старения (теломеры это такие повторяющиеся последовательности, которые защищают концы нашей хромосомы), для восстановления теломер у нас работает фермент теломераза. С возрастом она становится менее способной восстанавливать теломеры, и наши клетки начинают разрушаться6, митохондриальной теории7 и других.

Анализ транскриптомов

Активное развитие технологий для анализа экспрессии генов породило идею о том, что старение можно понять, анализируя транскриптомы. Картирование изменений экспрессии генов в стареющих организмах в разных тканях может показать, как биологические функции меняются с возрастом.

Например, ландшафты эпигенома и транскриптома при старении у мышей показали широко распространенную стимуляцию воспалительных реакций8. Изучение транскриптомов у нескольких видов мух с разной продолжительностью жизни тоже показало потенциальную роль регуляции экспрессии генов в увеличении продолжительности жизни9. Кроме того, на основе маркеров метилирования ДНК были разработаны эпигенетические часы старения10. То есть получается, что изучение изменений экспрессии генов и эпигенетических регуляций могут помочь нам понять причины старения.

Например, в одном из исследований учёные из Южной Кореи11 смотрели изменения профилей экспрессии генов в головном мозге при старении. Нам известно, что старение также является основным фактором риска развития многих нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Такая тесная связь между старением и нейродегенеративными заболеваниями говорит о существовании общих механизмов регуляции транскрипционных генов в головном мозге12 13.

Хотя само по себе картирование транскриптома дает скорее описательную информацию, но вот уже оценка и интерпретация этой информации позволяют планировать последующий анализ функций генов-кандидатов и транскриптов.

Вообще, существенные изменения экспрессии генов во многих областях мозга обнаруживаются у человека в 60-70 лет. Но вот старение синапсов происходит ещё до разрушения нейронов. И такое старение лежит основе повышенной экспрессии транскрипционного фактора REST и сниженной экспрессии опухолевого белка 73 (ТР73). Ещё важный момент, что хотя адекватная иммунная активация является защитной, хроническая иммунная активация увеличивает уязвимость мозга к старению. В этом случае происходит активация генов микроглии (иммунные клетки в мозге), C1q-компонента системы комплемента (C1QA) и подавление генов, которые кодирую факторы иммуносупрессии (например,CX3CR1)11.

Другие исследователи из США и Китая анализировали транскриптомы разных типов клеток и показали, что снижение антиоксидантной защиты и ответа клеток на стресс могут считаться важными звеньями старения яичников и возрастного снижения фертильности у приматов. Учёные изучали транскриптомный ландшафта старения яичников у яванских макак. Изменения ээкспрессии генов показали, что окислительное повреждение является существенным фактором старения яичников. Плюс ко всему ещё и анализ гранулёзных клеток (они окружают яичник) человека выявил аналогичное связанное со старением подавление генов антиоксидантов. А нокдаун этих генов вообще поставил под угрозу реакцию на окислительный стресс14.

“hallmarks of aging”

Что мы имеем? Старение характеризуется потерей физиологической целостности, что приводит к нарушению функций и повышению уязвимости к смерти. Такие нарушения являются основным фактором риска различных патологий человека, включая рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и нейродегенеративные заболевания.

Возможно на первый взгляд рак и старение могут показаться противоположными процессами: рак является следствием увеличения приспособленности некоторых клеток, тогда как старение характеризуется потерей приспособленности. Однако на более глубоком уровне рак и старение могут иметь общее происхождение. Зависимое от времени накопление клеточных повреждений считается основной причиной старения15 16 17. Одновременно с этим клеточное повреждение может иногда давать преимущества определенным клеткам, которые в конечном итоге могут вызывать рак. Следовательно, рак и старение можно рассматривать как два разных проявления одного и того же основного процесса – накопления клеточных повреждений. Кроме того, некоторые патологии, связанные со старением – атеросклероз и воспаление – связаны с неконтролируемым избыточным клеточным ростом18.

Основываясь на этой концепции, в области старения возник ряд вопросов, касающихся физиологических источников повреждений, взаимосвязи между различными типами повреждений и в конечно итоге возможности вмешательства в эти процессы для замедления старения.

Если попробовать классифицировать клеточные и молекулярные признаки старения, то можно выделить такие12 19:

  • нестабильность генома
  • истощение теломер
  • эпигенетические изменения
  • потеря протеостаза
  • нарушение регуляции восприятия питательных веществ
  • митохондриальная дисфункция
  • клеточное старение
  • истощение стволовых клеток
  • изменение межклеточной коммуникации.

Нестабильность генома

Целостность и стабильность ДНК постоянно подвергаются воздействию внешних физических, химических и биологических факторов. А между тем у нас есть ещё и свои внутренние угрозы (ошибки репликации ДНК, спонтанные гидролитические реакции и активные формы кислорода (АФК))20. В результате и генетические нарушения очень разнообразны: точечные мутации, транслокации, изменения в хромосомах, укорочение теломер и нарушение генома, вызванное интеграцией вирусов или транспозонов. Чтобы свести к минимуму эти повреждения, организмы развили сложную сеть механизмов репарации ДНК, которые в совокупности способны справляться с большинством повреждений21.

Например, белок PARP1 — участвует в репарации ДНК, регуляции экпрессии генов, ремоделировании хроматина и функционировании митохондрий. Во процессе старения экспрессия этого белка увеличивается из-за чего происходят репликации. Как итог повреждения из-за работы PARP приводят к гибели клетки. Ещё активация PARP может провоцировать сверхэкспрессию белка р53 (продукт гена ТР53).И чем больше белка активируется, тем больше он ускоряет процесс старения, приводя к усиленному разрушению клеток (в том числе стволовых)22.

Вот и получается, что восстановление повреждений в ДНК не идеально, и с возрастом повреждения только накапливаются.

Истощение теломер

Истощение или укорочение теломер — это особый тип повреждения ДНК на концах хромосом. Нормальное клеточное деление укорачивает теломеры, как и другие процессы, повреждающие ДНК. Фермент под названием теломераза, который выключен в большинстве взрослых клеток, может предотвратить укорочение теломер и даже восстановить длину теломер. А вот дефицит теломеразы у человека связан с преждевременным развитием некоторых заболеваний (лёгочный фиброз, например)23. В целом с возрастом снижается активность фермента. И когда теломеры достигают критической длины, клетки отключают свой механизм репликации24 25.

Эпигенетические изменения

Эпигенетика изучает, какие механизмы регулируют экспрессию генома. Экспрессия генов может меняться по разным причинам. И существует множество доказательств того, что старение сопровождается эпигенетическими изменениями и что эпигенетические возмущения могут провоцировать прогероидные синдромы (синдром ускоренного старения) у модельных организмов.
Эпигенетические изменения включают в себя сложные процессы: изменения в паттернах метилирования ДНК, модификацию гистонов и ремоделирование хроматина26.

а) Метилирование ДНК это такой процесс добавления метильных групп на азотистые основания нуклеотидов (цитозин, как правило), который не меняет последовательности нуклеиновой кислоты. В результате этой модификация ДНК генетический фрагмент либо “прочитывается” и включает ген в работу (транскрипцию), либо нет, и таким образом управляет активностью гена27 28.

б) Нити ДНК намотаны на катушки белков, называемых гистонами. И гистоны тоже могут подвергаться модификациям. Повышенное ацетилирование гистона H4K16, триметилирование H4K20 или триметилирование H3K4, а также пониженное метилирование H3K9 или триметилирование H3K27 представляют собой возрастные эпигенетические метки. В результате может быть нарушена точная координация активности генов. Но одной из групп молекул, влияющих на эпигеном, являются сиртуины. Сиртуины – это семейство белков, выполняющих деацетилирование гистонов. Они широко изучались как потенциальные факторы, замедляющие старение. В частности, SIRT6 представляет собой пример эпигенетически значимого фермента, потеря функции которого снижает продолжительность жизни, а усиление функции продлевает продолжительность жизни у мышей.

в) Изменения уже описанных модификаций гистонов и метилированием ДНК определяют изменения в архитектуре хроматина такие как глобальная потеря и перераспределение гетерохроматина (способствуют дестабилизации генома), которые представляют собой характерные признаки старения29 30.

Потеря протеостаза

Основная задача генов — производить белки, которые являются сердцем и душой клеточной биологии. Белки регулируют химические реакции и обеспечивают структуру клетки. Поэтому поддержание протеостаза — баланса между синтезом, распадом белков, поддержания правильной структуры белков – необходимо31.

Есть специальные системы, которые восстанавливают структуру неправильно свернутых полипептидов или разрушают их, чтобы не накапливались поврежденных компоненты. Как и многие процессы, протеостаз изменяется с возрастом. Самое неприятное, что хроническая экспрессия неправильно свернутых или агрегированных белков способствует развитию некоторых возрастных патологий, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и катаракта32 31.

Нарушение регуляции восприятия питательных веществ

Соматотропная ось у млекопитающих включает гормон роста и его вторичный медиатор, инсулиноподобный фактор роста (ИФР-1), продуцируемый в ответ на гормон роста многими типами клеток. Внутриклеточный сигнальный путь ИФР-1 и инсулина известен как путь передачи сигнала инсулина и инсулиноподобного фактора роста-1. Примечательно, что этот путь является наиболее консервативным путем, контролирующим старение в эволюции, и среди его мишеней находятся факторы транскрипции семейства FOXO и комплексы mTOR, которые также участвуют в старении и сохраняются в ходе эволюции. Генетические полиморфизмы или мутации, которые снижают функции гормона роста, рецептора ИФР-1, рецептора инсулина или нижестоящих внутриклеточных эффекторов (AKT, mTOR и FOXO), связаны с долголетием как у людей, так и у модельных организмов. Безусловно это показывает, что трофические и биоэнергетические пути влияют на продолжительность жизни33 34 35.

Митохондриальная дисфункция

По мере старения клеток и организмов эффективность дыхательной цепи снижается, что увеличивает утечку электронов и снижает образование АТФ. Связь между митохондриальной дисфункцией и старением подозревалась давно, но анализ ее – всё ещё серьезная проблема для исследований старения36.

Мутации и делеции в митохондриальной ДНК также могут способствовать старению. мтДНК считается основной мишенью для связанных со старением соматических мутаций из-за отсутствия защитных гистонов и ограниченной эффективности механизмов репарации по сравнению с механизмами ядерной ДНК.

Клеточное старение

Клеточное старение – это такое явление, которое связано с потерей способности клеточного деления37 38 39. Первоначально этот процесс описан Хейфликом в фибробластах человека, которые выращивали в лаборатории40. Сегодня мы знаем, что наблюдаемое Хейфликом старение вызвано укорочением теломер41, но существуют и другие стимулы, которые запускают старение. Например, нетеломерное повреждение ДНК и дерепрессия локуса INK4/ARF38.

В последние годы было признано, что стареющие клетки демонстрируют резкие изменения в своем секретоме (набор факторов, которые секретируются клеткой). Их секретом особенно обогащен провоспалительными цитокинами и матриксными металлопротеиназами, и называется «секреторным фенотипом, ассоциированным со старением»39 42. И вот этот провоспалительный секретом может способствовать старению.

Истощение пула стволовых клеток

Одна из наиболее очевидных характеристик старения – снижение у тканей способности к восстановлению. Например вот гемопоэз (образование, развитие и созревание клеток крови) снижается с возрастом и происходит так называемое иммуностарение43. Такое истощение стволовых клеток (СК) обнаружено практически во всех отделах организма, включая передний мозг мыши44 кости45, или мышечные волокна46. И связано это с накоплением повреждений ДНК47, со сверхэкспрессией белков, подавляющих клеточный цикл48. Здесь и укорочение теломер тоже является важной причиной истощения СК49 50. Вообще это всего лишь примеры и на самом деле снижение количества СК возникает в результате множественных типов повреждений.

Как и недостаточная пролиферация СК вредна в долгосрочном поддержании организма, так и чрезмерная их пролиферация может быть вредной, ускоряя истощение ниш клеток. И получается, что для долгого функционирования СК необходим период покоя. Например вот в случае СК кишечника Drosophila. Здесь чрезмерная пролиферация приводит к истощению пула СК и преждевременному старению51. Аналогичная ситуация наблюдается у мышей p21-дефицитных. У них происходит преждевременное истощение нейрональных стволовых клеток52  53. А вот индукция INK4a (участвует в регуляции клеточного цикла) во время старения и снижение ИФР-1 в сыворотке могут стать попыткой сохранить состояние покоя клеток. Ещё можно попробовать ингибировать передачи сигналов FGF2 (участвует в пролиферации и дифференцировке разных клеток) для уменьшения истощения СК при старении.

Здесь хочется упомянуть ингибирование mTORC1 рапамицином. Это позволяет отсрочить старение за счет улучшения протеостаза, подъёма функциональной активности СК в коже, крови и в кишечнике54 55 56.

В итоге

Можно заметить, что большое количество процессов участвуют в старении и поэтому нужно решить: будем ли мы действовать на одну систему или сразу на несколько. Мы не можем модифицировать работу вообще всех генов сразу и даже модификации тех генов, которые наверняка нам подходят могут скрывать много неожиданного. “Включая” или “выключая” гены невозможно быть застрахованным от побочных эффектов, ведь мы меняем ход событий в большой цепи молекулярных процессов.

Но если мы не начнём проверку, то так и не узнаем, как это всё работает. Имея представление о том, какие есть стратегии выбора генов-кандидатов, мы эти самые гены выберем и попробуем скомбинировать для достижения нашей цели – замедлить старение. Важно, чтобы для генов ранее в литературе было показано влияние на продолжительность жизни.

После этого мы оценим, работает ли наша комбинация, используя Drosophila Melanogaster или другие животные модели. И тогда выбор проверенных комбинаций генов позволит разработать комбинаторную генную терапию старения.

Генная терапия модулирует архитектуру генома с помощью как прямых (например, путем редактирования генов), так и непрямых (с помощью вирусных или невирусных векторов) подходов. И конечно клиническое внедрение таких методов является длительным процессом, который потребует этапов по решению многих проблем. А вот уже преодолев эти проблемы, их практическое применение может открыть новые возможности в антивозрастной медицине.

Yana Slesarenko

Yana Slesarenko

Читайте также

Генетическое редактирование

Увеличение продолжительности жизни мух за счет комбинации отдельных генов, что в последствие может быть перенесено на человека

Подробнее

Напишите нам

  1. Medawar, P. B. (1952). An unsolved problem of biology.[↩]
  2. Williams, G. C. (2001). Pleiotropy, Natural Selection, and the Evolution of Senescence: Evolution 11, 398-411 (1957). Science of Aging Knowledge Environment, 2001(1), cp13-cp13.[↩]
  3. Rufini, A., Tucci, P., Celardo, I., & Melino, G. (2013). Senescence and aging: the critical roles of p53. Oncogene, 32(43), 5129–5143. https://doi.org/10.1038/onc.2012.640[↩]
  4. Kirkwood, T. Evolution of ageing. Nature 270, 301–304 (1977). https://doi.org/10.1038/270301a0[↩]
  5. Zetterberg, H., Båth, M., Zetterberg, M., Bernhardt, P., & Hammarsten, O. (2009). The szilard hypothesis on the nature of aging revisited. Genetics, 182(1), 3–9. https://doi.org/10.1534/genetics.109.103341[↩]
  6. Olovnikov A. M. (1996). Telomeres, telomerase, and aging: origin of the theory. Experimental gerontology, 31(4), 443–448. https://doi.org/10.1016/0531-5565(96)00005-8[↩]
  7. Lobachev, A. N. (1978). Role of mitochondrial process in the development and aging of organism. Aging and cancer, chemical abstracts. Deposited Doc, 2172-78.[↩]
  8. Benayoun, B. A., Pollina, E. A., Singh, P. P., Mahmoudi, S., Harel, I., Casey, K. M., Dulken, B. W., Kundaje, A., & Brunet, A. (2019). Remodeling of epigenome and transcriptome landscapes with aging in mice reveals widespread induction of inflammatory responses. Genome research, 29(4), 697–709. https://doi.org/10.1101/gr.240093.118[↩]
  9. Ma, S., Avanesov, A. S., Porter, E., Lee, B. C., Mariotti, M., Zemskaya, N., Guigo, R., Moskalev, A. A., & Gladyshev, V. N. (2018). Comparative transcriptomics across 14 Drosophila species reveals signatures of longevity. Aging cell, 17(4), e12740. https://doi.org/10.1111/acel.12740[↩]
  10. Horvath, S., & Raj, K. (2018). DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nature reviews. Genetics, 19(6), 371–384. https://doi.org/10.1038/s41576-018-0004-3[↩]
  11. Ham, S., & Lee, S. V. (2020). Advances in transcriptome analysis of human brain aging. Experimental & molecular medicine, 52(11), 1787–1797. https://doi.org/10.1038/s12276-020-00522-6[↩][↩]
  12. López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). The hallmarks of aging. Cell, 153(6), 1194–1217. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.039[↩][↩]
  13. Kennedy, B. K., Berger, S. L., Brunet, A., Campisi, J., Cuervo, A. M., Epel, E. S., Franceschi, C., Lithgow, G. J., Morimoto, R. I., Pessin, J. E., Rando, T. A., Richardson, A., Schadt, E. E., Wyss-Coray, T., & Sierra, F. (2014). Geroscience: linking aging to chronic disease. Cell, 159(4), 709–713. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.10.039[↩]
  14. Wang, S., Zheng, Y., Li, J., Yu, Y., Zhang, W., Song, M., Liu, Z., Min, Z., Hu, H., Jing, Y., He, X., Sun, L., Ma, L., Esteban, C. R., Chan, P., Qiao, J., Zhou, Q., Izpisua Belmonte, J. C., Qu, J., Tang, F., … Liu, G. H. (2020). Single-Cell Transcriptomic Atlas of Primate Ovarian Aging. Cell, 180(3), 585–600.e19. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.009[↩]
  15. Gems, D., & Partridge, L. (2013). Genetics of longevity in model organisms: debates and paradigm shifts. Annual review of physiology, 75, 621–644. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-030212-183712[↩]
  16. Kirkwood T. B. (2005). Understanding the odd science of aging. Cell, 120(4), 437–447. https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.01.027[↩]
  17. Vijg, J., & Campisi, J. (2008). Puzzles, promises and a cure for ageing. Nature, 454(7208), 1065–1071. https://doi.org/10.1038/nature07216[↩]
  18. Blagosklonny, M. V. (2008). Aging: Ros or tor. Cell cycle, 7(21), 3344-3354. https://doi.org/10.4161/cc.7.21.6965[↩]
  19. Lemoine M. (2021). The Evolution of the Hallmarks of Aging. Frontiers in genetics, 12, 693071. https://doi.org/10.3389/fgene.2021.693071[↩]
  20. Hoeijmakers J. H. (2009). DNA damage, aging, and cancer. The New England journal of medicine, 361(15), 1475–1485. https://doi.org/10.1056/NEJMra0804615[↩]
  21. Lord, C. J., & Ashworth, A. (2012). The DNA damage response and cancer therapy. Nature, 481(7381), 287–294. https://doi.org/10.1038/nature10760[↩]
  22. Mangerich, A., & Bürkle, A. (2012). Pleiotropic cellular functions of PARP1 in longevity and aging: genome maintenance meets inflammation. Oxidative medicine and cellular longevity, 2012, 321653. https://doi.org/10.1155/2012/321653[↩]
  23. Armanios, M., & Blackburn, E. H. (2012). The telomere syndromes. Nature reviews. Genetics, 13(10), 693–704. https://doi.org/10.1038/nrg3246[↩]
  24. Fumagalli, M., Rossiello, F., Clerici, M., Barozzi, S., Cittaro, D., Kaplunov, J. M., Bucci, G., Dobreva, M., Matti, V., Beausejour, C. M., Herbig, U., Longhese, M. P., & d’Adda di Fagagna, F. (2012). Telomeric DNA damage is irreparable and causes persistent DNA-damage-response activation. Nature cell biology, 14(4), 355–365. https://doi.org/10.1038/ncb2466[↩]
  25. Hewitt, G., Jurk, D., Marques, F. D., Correia-Melo, C., Hardy, T., Gackowska, A., Anderson, R., Taschuk, M., Mann, J., & Passos, J. F. (2012). Telomeres are favoured targets of a persistent DNA damage response in ageing and stress-induced senescence. Nature communications, 3, 708. https://doi.org/10.1038/ncomms1708[↩]
  26. Chalker, D. L., Meyer, E., & Mochizuki, K. (2013). Epigenetics of ciliates. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 5(12), a017764. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a017764[↩]
  27. Buck-Koehntop, B. A., & Defossez, P. A. (2013). On how mammalian transcription factors recognize methylated DNA. Epigenetics, 8(2), 131–137. https://doi.org/10.4161/epi.23632[↩]
  28. Seisenberger, S., Peat, J. R., Hore, T. A., Santos, F., Dean, W., & Reik, W. (2013). Reprogramming DNA methylation in the mammalian life cycle: building and breaking epigenetic barriers. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 368(1609), 20110330. https://doi.org/10.1098/rstb.2011.0330[↩]
  29. Oberdoerffer, P., & Sinclair, D. A. (2007). The role of nuclear architecture in genomic instability and ageing. Nature reviews. Molecular cell biology, 8(9), 692–702. https://doi.org/10.1038/nrm2238[↩]
  30. Tsurumi, A., & Li, W. X. (2012). Global heterochromatin loss: a unifying theory of aging?. Epigenetics, 7(7), 680–688. https://doi.org/10.4161/epi.20540[↩]
  31. Powers, E. T., Morimoto, R. I., Dillin, A., Kelly, J. W., & Balch, W. E. (2009). Biological and chemical approaches to diseases of proteostasis deficiency. Annual review of biochemistry, 78, 959–991. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.052308.114844[↩][↩]
  32. Koga, H., Kaushik, S., & Cuervo, A. M. (2011). Protein homeostasis and aging: The importance of exquisite quality control. Ageing research reviews, 10(2), 205–215. https://doi.org/10.1016/j.arr.2010.02.001[↩]
  33. Barzilai, N., Huffman, D. M., Muzumdar, R. H., & Bartke, A. (2012). The critical role of metabolic pathways in aging. Diabetes, 61(6), 1315–1322. https://doi.org/10.2337/db11-1300[↩]
  34. Fontana, L., Partridge, L., & Longo, V. D. (2010). Extending healthy life span–from yeast to humans. Science (New York, N.Y.), 328(5976), 321–326. https://doi.org/10.1126/science.1172539[↩]
  35. Kenyon C. J. (2010). The genetics of ageing. Nature, 464(7288), 504–512. https://doi.org/10.1038/nature08980[↩]
  36. Green, D. R., Galluzzi, L., & Kroemer, G. (2011). Mitochondria and the autophagy-inflammation-cell death axis in organismal aging. Science (New York, N.Y.), 333(6046), 1109–1112. https://doi.org/10.1126/science.1201940[↩]
  37. Campisi, J., & d’Adda di Fagagna, F. (2007). Cellular senescence: when bad things happen to good cells. Nature reviews. Molecular cell biology, 8(9), 729–740. https://doi.org/10.1038/nrm2233[↩]
  38. Collado, M., Blasco, M. A., & Serrano, M. (2007). Cellular senescence in cancer and aging. Cell, 130(2), 223–233. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.07.003[↩][↩]
  39. Kuilman, T., Michaloglou, C., Mooi, W. J., & Peeper, D. S. (2010). The essence of senescence. Genes & development, 24(22), 2463–2479. https://doi.org/10.1101/gad.1971610[↩][↩]
  40. Hayflick, L., & Moorhead, P. S. (1961). The serial cultivation of human diploid cell strains. Experimental cell research, 25, 585–621. https://doi.org/10.1016/0014-4827(61)90192-6[↩]
  41. Bodnar, A. G., Ouellette, M., Frolkis, M., Holt, S. E., Chiu, C. P., Morin, G. B., Harley, C. B., Shay, J. W., Lichtsteiner, S., & Wright, W. E. (1998). Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells. Science (New York, N.Y.), 279(5349), 349–352. https://doi.org/10.1126/science.279.5349.349[↩]
  42. Rodier, F., & Campisi, J. (2011). Four faces of cellular senescence. The Journal of cell biology, 192(4), 547–556. https://doi.org/10.1083/jcb.201009094[↩]
  43. Shaw, A. C., Joshi, S., Greenwood, H., Panda, A., & Lord, J. M. (2010). Aging of the innate immune system. Current opinion in immunology, 22(4), 507–513. https://doi.org/10.1016/j.coi.2010.05.003[↩]
  44. Molofsky, A. V., Slutsky, S. G., Joseph, N. M., He, S., Pardal, R., Krishnamurthy, J., Sharpless, N. E., & Morrison, S. J. (2006). Increasing p16INK4a expression decreases forebrain progenitors and neurogenesis during ageing. Nature, 443(7110), 448–452. https://doi.org/10.1038/nature05091[↩]
  45. Gruber, R., Koch, H., Doll, B. A., Tegtmeier, F., Einhorn, T. A., & Hollinger, J. O. (2006). Fracture healing in the elderly patient. Experimental gerontology, 41(11), 1080–1093. https://doi.org/10.1016/j.exger.2006.09.008[↩]
  46. Conboy, I. M., & Rando, T. A. (2012). Heterochronic parabiosis for the study of the effects of aging on stem cells and their niches. Cell cycle (Georgetown, Tex.), 11(12), 2260–2267. https://doi.org/10.4161/cc.20437[↩]
  47. Rossi, D. J., Bryder, D., Seita, J., Nussenzweig, A., Hoeijmakers, J., & Weissman, I. L. (2007). Deficiencies in DNA damage repair limit the function of haematopoietic stem cells with age. Nature, 447(7145), 725–729. https://doi.org/10.1038/nature05862[↩]
  48. Janzen, V., Forkert, R., Fleming, H. E., Saito, Y., Waring, M. T., Dombkowski, D. M., Cheng, T., DePinho, R. A., Sharpless, N. E., & Scadden, D. T. (2006). Stem-cell ageing modified by the cyclin-dependent kinase inhibitor p16INK4a. Nature, 443(7110), 421–426. https://doi.org/10.1038/nature05159[↩]
  49. Flores, I., & Blasco, M. A. (2010). The role of telomeres and telomerase in stem cell aging. FEBS letters, 584(17), 3826–3830. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2010.07.042[↩]
  50. Sharpless, N. E., & DePinho, R. A. (2007). How stem cells age and why this makes us grow old. Nature reviews. Molecular cell biology, 8(9), 703–713. https://doi.org/10.1038/nrm2241[↩]
  51. Rera, M., Bahadorani, S., Cho, J., Koehler, C. L., Ulgherait, M., Hur, J. H., Ansari, W. S., Lo, T., Jr, Jones, D. L., & Walker, D. W. (2011). Modulation of longevity and tissue homeostasis by the Drosophila PGC-1 homolog. Cell metabolism, 14(5), 623–634. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2011.09.013[↩]
  52. Cheng, T., Rodrigues, N., Shen, H., Yang, Y., Dombkowski, D., Sykes, M., & Scadden, D. T. (2000). Hematopoietic stem cell quiescence maintained by p21cip1/waf1. Science (New York, N.Y.), 287(5459), 1804–1808. https://doi.org/10.1126/science.287.5459.1804[↩]
  53. Kippin, T. E., Martens, D. J., & van der Kooy, D. (2005). p21 loss compromises the relative quiescence of forebrain stem cell proliferation leading to exhaustion of their proliferation capacity. Genes & development, 19(6), 756–767. https://doi.org/10.1101/gad.1272305[↩]
  54. Castilho, R. M., Squarize, C. H., Chodosh, L. A., Williams, B. O., & Gutkind, J. S. (2009). mTOR mediates Wnt-induced epidermal stem cell exhaustion and aging. Cell stem cell, 5(3), 279–289. https://doi.org/10.1016/j.stem.2009.06.017[↩]
  55. Chen, C., Liu, Y., Liu, Y., & Zheng, P. (2009). mTOR regulation and therapeutic rejuvenation of aging hematopoietic stem cells. Science signaling, 2(98), ra75. https://doi.org/10.1126/scisignal.2000559[↩]
  56. Yilmaz, Ö. H., Katajisto, P., Lamming, D. W., Gültekin, Y., Bauer-Rowe, K. E., Sengupta, S., Birsoy, K., Dursun, A., Yilmaz, V. O., Selig, M., Nielsen, G. P., Mino-Kenudson, M., Zukerberg, L. R., Bhan, A. K., Deshpande, V., & Sabatini, D. M. (2012). mTORC1 in the Paneth cell niche couples intestinal stem-cell function to calorie intake. Nature, 486(7404), 490–495. https://doi.org/10.1038/nature11163[↩]