az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/w1... ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/1.jpg)
Budapest, 2018.11.10
Vellai Tibor
Eötvös Loránd Tudományegyetem
Genetikai Tanszék
Az öregedési folyamat
szabályozása és
mechanizmusa
![Page 2: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/2.jpg)
Öregedés: az egyed fitneszében és általános fiziológiájában
bekövetkező folyamatos hanyatlás az élettartam során,
amelyet molekuláris károsodások okoznak.
![Page 3: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/3.jpg)
Abbott (Nature
428:116, 2004):
Across the developed
world, birth rates are
falling and people are
living longer. This
requires a new focus
on research to
promote healthy
ageing, rather than
simply treating the
diseases of old age.
A fejlett országokban a várható élettartam meghaladja a 80 évet
(Monaco: 95 év!).
Az öregedési folyamat társadalmi, gazdasági
jelentősége
![Page 4: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/4.jpg)
Orvosbiológiai jelentőség: öregkori degeneratív
patológiák sikertelen kezelése
„aging is a collection of mostly independent degenerative processes
leading to disease and, ultimately, death.”
(Hekimi and Guarente, Science 299: 1351, 2003).
• rák
• neurodegeneratív betegségek
• cukorbetegség
• szöveti atrófia (pl. szarkopénia)
• fibrózis
• Immun-deficienciák
• ...
Molekuláris károsodás
![Page 5: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/5.jpg)
Genetika: hosszú élettartamú mutáns törzsek
izolálása
Cynthia Kenyon
Az elmúlt 3 évtized: kb. 500 „aging” gén feltárása. Jelátviteli rendszerek,
szabályozó fehérjék, respiráció, transzláció, ...
Nature, 366:461-4, 1993.
Életkor (napok)
Élő
álla
tok
(%) vad típus
daf-2(-)
![Page 6: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/6.jpg)
„Some aspects of ageing remain particularly enigmatic.
One of these is the all-important question of what
actually causes ageing.”
Miért?
Az öregedési folyamat mechanizmusa feltáratlan
maradt
• ROS
• telomér rövidülés
• mutációk
• ...
Élő
álla
tok
(%)
Életkor (napok)
vad típusdaf-2(-); daf-2-RNSi, gonád(-)
6x
![Page 7: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/7.jpg)
Eredmények
I.
Piwi fehérjék
![Page 8: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/8.jpg)
Rákos sejtek CsalánozókCsíravonal
Piwi fehérjék (Piwi-piRNS útvonal)
Nem öregedő sejtek (replikatív immortalitás)
összehasonlító elemzése
zigóta
szomatikus sejtek
csíravonal sejtek
Sturm Á. és mtsi., CMLS, 2015Sturm Á. és mtsi., Aging Cell, 2017
![Page 9: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/9.jpg)
ugráló gén gén
enzim
inszerciós mutáns gén
(elrontott gén)
Piwi-piRNS útvonal: transzpozábilis elemek (TE)
blokkolása
![Page 10: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/10.jpg)
Az eukarióta genomok jelentős részét TE-eredetű
szekvenciák alkotják
ENCODE (2012)
![Page 11: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/11.jpg)
„Miért?”
TE-k: nagy kópiaszám (több ezer/millió)
nem lehet genetikailag inaktiválni
TE-k:
• A kópiaszám exponenciális növekedése a szomatikus genomban
• DNS hibajavító rendszer nem ismeri fel
![Page 12: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/12.jpg)
Caenorhabditis elegans genom: kevés TE (12%),
csak néhány család aktív
31/haploid genom
29/haploid genom
Egy új, hatékonyabb RNSi rendszer kifejlesztése.Sturm Á. és mtsi., Nucleic Acids Res 46:e105, 2018.
![Page 13: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/13.jpg)
TE családok csendesítése megnöveli az élettartamot
C. elegans-ban
Tc1Tc3Tc14...
Élő
álla
tok
(%)
Életkor (napok)
Kontroll RNSi
Tc1-RNSi
0
5
10
15
20
25
Mea
n li
fesp
an (
day
s)
control RNAi
Tc1(RNAi)
***Kontroll
Tc1-RNSi
Átl
ago
s é
lett
arta
m
![Page 14: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/14.jpg)
Piwi/PRG-1 szomatikus (ektopikus) expressziója
jelentősen megnöveli az élettartamot
Élő
álla
tok
(%)
Életkor (napok)
Vektorhs::prg-1Vad típus
![Page 15: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/15.jpg)
Az adenin metiláció szintje progresszíven nő TE
szekvenciák mentén
DNS
2 DAMT-1(C18A3.1)
NMAD-1(F09F7.7)
DNS
CH3
Cele141 napos felnőttek 11 napos felnőttek
PvuII M DpnI PvuII M DpnI
30 34 38 30 34 38 30 34 38 30 34 38
(kontroll) (6mA) (kontroll) (6mA)
0100200300400500600700
Day 1 Day 11R
elat
ive
6mA
leve
lsat
Cel
e14
stre
ches
Adult age
DpnI
1 nap 11 nap(életkor)
Re
latí
v 6
mA
szi
nt
a C
ele1
4TE
sz
ekv
enci
ák m
en
tén
![Page 16: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/16.jpg)
0
100
200300
400
500
600700
Day 1 Day 11
Rel
ativ
e6m
A le
vels
atTc
1 st
rech
es
Adult age
DpnI
***
0100200300400500600700
Day 1 Day 11
Rel
ativ
e6m
A le
vels
atTc
3 st
rech
es
Adult age
DpnI
***
Re
latí
v 6
mA
szi
nte
k a
Tc1
sze
kven
ciák
me
nté
n
Re
latí
v 6
mA
szi
nte
k a
Tc3
sze
kven
ciák
me
nté
n
1 nap 11 nap(életkor)
1 nap 11 nap(életkor)
![Page 17: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/17.jpg)
Tc3
100 bpTc3
cdc-42
Tc1
Tc1
cdc-42
800 bp
Az adenin metiláció befolyásolja a TE transzkripciót
![Page 18: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/18.jpg)
Az öregedés sztochasztikus/mutációs aspektusa
(mechanizmus)
Genom instabilitás
TE transzkriptum
kromoszóma
6mA
Fiatal felnőtt Idős felnőttkor
Genomi integritás
ÖregedőNem öregedő
TE TE
TE transzkriptum
kromoszóma
Nincs/minimális transzpozíció Transzpozíció
![Page 19: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/19.jpg)
Eredmények
II.
MTMR14/EDTP fehérjék
![Page 20: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/20.jpg)
Az öregedést sejtes károsodások felhalmozódása
okozza.
A sejtes károsodások eltávolításának legfontosabb
mechanizmusa: AUTOFÁGIA.
Atg génekben TE inszerciók egyedi sejtekben.
![Page 21: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/21.jpg)
AUTOFÁGIA
Sejt anyagainak megújítása
![Page 22: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/22.jpg)
Atg8/LC3B-II
Atg12-Atg5-Atg16
SQSTM1/p62
fagofór autofagoszómalizoszóma
autolizoszóma
PI3K Savas hidrolázokMTMR14
MTMR14
PI3K
![Page 23: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/23.jpg)
Az autofág kapacitás hanyatlása idegsejtekben a felnőtt élettartam során
1 nap 10 nap 30 nap 50 nap 70 nap
Atg5
Hoechst
FYVE-GFP
Hoechst
Ref(2)P/p62
Hoechst
50 µm
![Page 24: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/24.jpg)
0
2
4
6
8
10
1
cove
rag
eo
f A
tg5
par
ticl
es
1
10
30
50
70
Atg5
0
5
10
15
1
1
10
30
50
70
PI3K (FYVE)
cove
rag
eo
f
FY
VE
-GF
P p
arti
cles
napok
Atg
5 s
tru
ktú
rák
me
nn
yisé
ge
FYV
E st
rukt
úrá
km
en
nyi
sége
napok
0
4
8
12
Oregon
1
10
30
50
70
cove
rag
eo
f
Ref
(2)P
par
ticl
es
Ref(2)P/p62
napokRef
(2)P
/p6
2 s
tru
ktú
rák
me
nn
yisé
ge
Fluoreszcens mikroszkópia
![Page 25: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/25.jpg)
α-Tub84B
p62/Ref(2)P
Atg8a-I
Atg8a-II
100 kDa
49.9 kDa
15 kDa
12 kDa
nap 1 10 20 30 40 50 60
Ref(2)P/p62
0
2
4
6
1
1
10
20
30
40
60
50
Rel
ativ
eam
ou
nts
of
Ref
(2)P
Ref(2)P/p62
Ref
(2)P
/p6
2 s
zin
tek
Western blot
napok
![Page 26: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/26.jpg)
year 42
year 71
p62
DAPI
p62
DAPI
p62
0
10
20
30
40
1
abu
nd
ant
of
p62
p
osi
tive
stru
ctu
res
42
71
p6
2 s
zin
tek
Fluoreszcens mikroszkópia
![Page 27: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/27.jpg)
MTMR14/EDTP gátolja az autofágiát
MTMRs
PI3K/Vps34
PI
PI5P
PI3P
MTMRsPI3,5-P2
P1
23
4
5 6P
P
1
23
4
5 6
P
P1
23
4
5 6P
P1
23
4
5 6
P
5’ phosphatasesPIPK
AUTOFÁGIA
![Page 28: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/28.jpg)
MTMR14/EDTP folyamatosan akkumulálódik neuronokban a felnőtt élettartam során
EDTPHoecsht
0
25
50
75
100
1
10
20
30
40
60
50
ED
TP
exp
ress
zió
s
szin
tje
EDTP
napok
Fluoreszcens mikroszkópia
![Page 29: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/29.jpg)
0
3
6
1
1
10
20
30
40
60
50
ED
TP
szi
nte
k
EDTP
Western blot
napok
EDTP
αTub84B
Day: 1 10 20 30 40 50 60M
49.9 kDa
EDTP
α-Tub84b
83.1 kDa
control EDTPminos
![Page 30: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/30.jpg)
MTMR14 akkumulálódik neuronokban a felnőtt élettartam során
27 éves 73 éves
![Page 31: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/31.jpg)
Az öregedés szabályozása – MTMR14/EDTP lipid
foszfatázok, mint endogén pro-aging faktorok
Életkor
Re
latí
v ak
tivi
tás
MTMR14/EDTP
Autofág kapacitás
![Page 32: Az öregedési folyamat szabályozása ésmedinprot.chem.elte.hu/system/resources/W1... · Budapest, 2018.11.10 Vellai Tibor EötvösLorándTudományegyetem Genetikai Tanszék Az](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060609/6060c36f0441713fda34f63a/html5/thumbnails/32.jpg)
Öregedési modellünk
Szabályozó faktorok
(pl. MTMR14)
Sztochasztikus faktorok
(random mutációk,
elsősorbanTE-k)
Fenntartó rendszerek
• Autofágia
• Ubikvitin-proteoszóma rendszer
• Chaperone-ok
• DNS hibajavító útvonalak
Sejtes károsodások
Öregedés
• Öregkori betegségek kezelése
• Egészséges élettartam növelése