scholarly journals Statistical image processing quantifies the changes in cytoplasmic texture associated with aging in Caenorhabditis elegans oocytes

2021 ◽  
Vol 22 (1) ◽  
Author(s):  
Momoko Imakubo ◽  
Jun Takayama ◽  
Hatsumi Okada ◽  
Shuichi Onami
Keyword(s):  
Image Processing ◽  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Texture Feature ◽  
Oocyte Quality ◽  
Differential Interference Contrast Microscopy ◽  
C Elegans ◽  
Age Related ◽  
The Difference ◽  
Occurrence Matrix ◽  
Microscopy Images

AbstractBackgroundOocyte quality decreases with aging, thereby increasing errors in fertilization, chromosome segregation, and embryonic cleavage. Oocyte appearance also changes with aging, suggesting a functional relationship between oocyte quality and appearance. However, no methods are available to objectively quantify age-associated changes in oocyte appearance.ResultsWe show that statistical image processing of Nomarski differential interference contrast microscopy images can be used to quantify age-associated changes in oocyte appearance in the nematodeCaenorhabditis elegans. Max–min value (mean difference between the maximum and minimum intensities within each moving window) quantitatively characterized the difference in oocyte cytoplasmic texture between 1- and 3-day-old adults (Day 1 and Day 3 oocytes, respectively). With an appropriate parameter set, the gray level co-occurrence matrix (GLCM)-based texture featureCorrelation(COR) more sensitively characterized this difference than the Max–min Value. Manipulating the smoothness of and/or adding irregular structures to the cytoplasmic texture of Day 1 oocyte images reproduced the difference in Max–min Value but not in COR between Day 1 and Day 3 oocytes. Increasing the size of granules in synthetic images recapitulated the age-associated changes in COR. Manual measurements validated that the cytoplasmic granules in oocytes become larger with aging.ConclusionsThe Max–min value and COR objectively quantify age-related changes inC. elegansoocyte in Nomarski DIC microscopy images. Our methods provide new opportunities for understanding the mechanism underlying oocyte aging.

scholarly journals Statistical image processing quantifies the changes in cytoplasmic texture associated with aging in Caenorhabditis elegans oocytes

2020 ◽  
Author(s):  
Momoko Imakubo ◽  
Jun Takayama ◽  
Hatsumi Okada ◽  
Shuichi Onami
Keyword(s):  
Image Processing ◽  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Texture Feature ◽  
Oocyte Quality ◽  
Differential Interference Contrast Microscopy ◽  
C Elegans ◽  
Age Related ◽  
The Difference ◽  
Occurrence Matrix ◽  
Microscopy Images

AbstractBackgroundOocyte quality decreases with aging, thereby increasing errors in fertilization, chromosome segregation, and embryonic cleavage. Oocyte appearance also changes with aging, suggesting a functional relationship between oocyte quality and appearance. However, no methods are available to objectively quantify age-associated changes in oocyte appearance.ResultsWe show that statistical image processing of Nomarski differential interference contrast microscopy images can be used to quantify age-associated changes in Caenorhabditis elegans oocyte appearance. Max-min Value (mean difference between the maximum and minimum intensities within each moving window) quantitatively characterized the difference in oocyte cytoplasmic texture between 1- and 3-day-old adults (Day 1 and Day 3 oocytes, respectively). With an appropriate parameter set, the gray level co-occurrence matrix (GLCM)-based texture feature Correlation (COR) more sensitively characterized this difference than the Max-min Value. Manipulating the smoothness of and/or adding irregular structures to the cytoplasmic texture of Day 1 oocyte images reproduced the difference in Max-min Value but not in COR between Day 1 and Day 3 oocytes. Increasing the size of granules in synthetic images recapitulated the age-associated changes in COR. Manual measurements validated that the cytoplasmic granules in oocytes become larger with aging.ConclusionsThe Max-min Value and COR objectively quantify age-related changes in C. elegans oocyte in Nomarski DIC microscopy images. Our methods provide new opportunities for understanding the mechanism underlying oocyte aging.

scholarly journals Steroid hormones sulfatase inactivation extends lifespan and ameliorates age-related diseases

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Mercedes M. Pérez-Jiménez ◽  
José M. Monje-Moreno ◽  
Ana María Brokate-Llanos ◽  
Mónica Venegas-Calerón ◽  
Alicia Sánchez-García ◽  
...  
Keyword(s):  
Alzheimer’S Disease ◽  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Protein Aggregation ◽  
Steroid Hormones ◽  
Sensory Neurons ◽  
Environmental Cues ◽  
Steroid Sulfatase ◽  
Loss Of Function ◽  
C Elegans ◽  
Age Related

AbstractAging and fertility are two interconnected processes. From invertebrates to mammals, absence of the germline increases longevity. Here we show that loss of function of sul-2, the Caenorhabditis elegans steroid sulfatase (STS), raises the pool of sulfated steroid hormones, increases longevity and ameliorates protein aggregation diseases. This increased longevity requires factors involved in germline-mediated longevity (daf-16, daf-12, kri-1, tcer-1 and daf-36 genes) although sul-2 mutations do not affect fertility. Interestingly, sul-2 is only expressed in sensory neurons, suggesting a regulation of sulfated hormones state by environmental cues. Treatment with the specific STS inhibitor STX64, as well as with testosterone-derived sulfated hormones reproduces the longevity phenotype of sul-2 mutants. Remarkably, those treatments ameliorate protein aggregation diseases in C. elegans, and STX64 also Alzheimer’s disease in a mammalian model. These results open the possibility of reallocating steroid sulfatase inhibitors or derivates for the treatment of aging and aging related diseases.

scholarly journals Small flexible automated system for monitoring Caenorhabditis elegans lifespan based on active vision and image processing techniques

2021 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Joan Carles Puchalt ◽  
Antonio-José Sánchez-Salmerón ◽  
Eugenio Ivorra ◽  
Silvia Llopis ◽  
Roberto Martínez ◽  
...  
Keyword(s):  
Image Processing ◽  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Culture Media ◽  
Active Vision ◽  
Automated System ◽  
Rank Test ◽  
P Value ◽  
Vision Systems ◽  
C Elegans ◽  
Processing Techniques

AbstractTraditionally Caenorhabditis elegans lifespan assays are performed by manually inspecting nematodes with a dissection microscope, which involves daily counting of live/dead worms cultured in Petri plates for 21–25 days. This manual inspection requires the screening of hundreds of worms to ensure statistical robustness, and is therefore a time-consuming approach. In recent years, various automated artificial vision systems have been reported to increase the throughput, however they usually provide less accurate results than manual assays. The main problems identified when using these vision systems are the false positives and false negatives, which occur due to culture media changes, occluded zones, dirtiness or condensation of the Petri plates. In this work, we developed and described a new C. elegans monitoring machine, SiViS, which consists of a flexible and compact platform design to analyse C. elegans cultures using the standard Petri plates seeded with E. coli. Our system uses an active vision illumination technique and different image-processing pipelines for motion detection, both previously reported, providing a fully automated image processing pipeline. In addition, this study validated both these methods and the feasibility of the SiViS machine for lifespan experiments by comparing them with manual lifespan assays. Results demonstrated that the automated system yields consistent replicates (p-value log rank test 0.699), and there are no significant differences between automated system assays and traditionally manual assays (p-value 0.637). Finally, although we have focused on the use of SiViS in longevity assays, the system configuration is flexible and can, thus, be adapted to other C. elegans studies such as toxicity, mobility and behaviour.

scholarly journals Ferrous-glutathione coupling mediates ferroptosis and frailty in Caenorhabditis elegans

2019 ◽  
Author(s):  
Nicole L. Jenkins ◽  
Simon A. James ◽  
Agus Salim ◽  
Fransisca Sumardy ◽  
Terence P. Speed ◽  
...  
Keyword(s):  
Cell Death ◽  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Ferrous Iron ◽  
Somatic Tissue ◽  
Glutathione Depletion ◽  
Death Process ◽  
C Elegans ◽  
Regulated Cell Death ◽  
Age Related ◽  
Ageing Rate

All eukaryotes require iron. Replication, detoxification, and a cancer-protective form of regulated cell death termed ferroptosis1, all depend on iron metabolism. Ferrous iron accumulates over adult lifetime in the Caenorhabditis elegans model of ageing2. Here we show that glutathione depletion is coupled to ferrous iron elevation in these animals, and that both occur in late life to prime cells for ferroptosis. We demonstrate that blocking ferroptosis, either by inhibition of lipid peroxidation or by limiting iron retention, mitigates age-related cell death and markedly increases lifespan and healthspan in C. elegans. Temporal scaling of lifespan is not evident when ferroptosis is inhibited, consistent with this cell death process acting at specific life phases to induce organismal frailty, rather than contributing to a constant ageing rate. Because excess age-related iron elevation in somatic tissue, particularly in brain3–5, is thought to contribute to degenerative disease6, 7, our data indicate that post-developmental interventions to limit ferroptosis may promote healthy ageing.

Rubidium chloride increases lifespan through an AMPK/FOXO-dependent pathway in Caenorhabditis elegans

2021 ◽  
Author(s):  
Mengjiao Hao ◽  
Zhikang Zhang ◽  
Yijun Guo ◽  
Huihao Zhou ◽  
Qiong Gu ◽  
...  
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Stress Responses ◽  
Aging Effect ◽  
Stress Effect ◽  
Neuroprotective Effects ◽  
C Elegans ◽  
Cycle Arrest ◽  
Age Related ◽  
Promising Target ◽  
Amp Activated Protein Kinase

Abstract AMP-activated protein kinase (AMPK) is involved in life span maintenance, stress responses, and germ cell cycle arrest upon dauer entry. AMPK is currently considered a promising target for preventing age-related diseases. Rubidium is one of the trace elements in human body. As early as the 1970s, RbCl has been was reported to have neuroprotective effects. In this work, we report the anti-aging effect of RbCl in Caenorhabditis elegans. Specifically, we reveal that (1) RbCl does increase the lifespan and enhance stress resistance in C. elegans without disturbing their fecundity. (2) RbCl induces superoxide dismutase (SOD) expression, which is essential for its anti-aging and anti-stress effect. (3) AAK-2 and DAF-16 are essential to the anti-aging efficacy of RbCl, and RbCl can promote DAF-16 translocating into the nucleus, suggesting that RbCl delays aging through regulating AMPK/FOXO pathway. RbCl can be a promising agent against aging related diseases.

scholarly journals Secoisolariciresinol Diglucoside Delays the Progression of Aging-Related Diseases and Extends the Lifespan of Caenorhabditis elegans via DAF-16 and HSF-1

2020 ◽  
Vol 2020 ◽  
pp. 1-13
Author(s):  
Min Lu ◽  
Lin Tan ◽  
Xiao-Gang Zhou ◽  
Zhong-Lin Yang ◽  
Qing Zhu ◽  
...  
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Body Movement ◽  
Mrna Level ◽  
Secoisolariciresinol Diglucoside ◽  
Neuroprotective Effects ◽  
Sesame Seeds ◽  
C Elegans ◽  
Age Related ◽  
6 Hydroxydopamine ◽  
And Oxidative Stress

Secoisolariciresinol diglucoside (SDG) is a phytoestrogen and rich in food flaxseed, sunflower seeds, and sesame seeds. Among the beneficial pharmacological activities of SDG on health, many are age related, such as anticancer, antidiabetes, antioxidant, and neuroprotective effects. Thus, we investigated if SDG had an effect on antiaging in Caenorhabditis elegans (C. elegans). Our results showed that SDG could extend the lifespan of C. elegans by up to 22.0%, delay age-related decline of body movement, reduce the lethality of heat and oxidative stress, alleviate dopamine neurodegeneration induced by 6-hydroxydopamine (6-OHDA), and decrease the toxicity of Aβ protein in C. elegans. SDG could increase the expression of the downstream genes of DAF-16, DAF-12, NHR-80, and HSF-1 at mRNA level. SDG could not extend the lifespan of mutants from genes daf-16, hsf-1, nhr-80, daf-12, glp-1, eat-2, and aak-2. The above results suggested that SDG might enhance the stress resistance, delay the progression of aging-related diseases, and extend the lifespan of C. elegans via DAF-16 and HSF-1.

scholarly journals Electrophysiological Measures of Aging Pharynx Function in C. elegans Reveal Enhanced Organ Functionality in Older, Long-lived Mutants

2017 ◽  
Vol 74 (8) ◽  
pp. 1173-1179 ◽  
Author(s):  
Joshua Coulter Russell ◽  
Nikolay Burnaevskiy ◽  
Bridget Ma ◽  
Miguel Arenas Mailig ◽  
Franklin Faust ◽  
...  
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Heat Shock ◽  
Life Span ◽  
Insulin Signaling ◽  
Model System ◽  
Wild Type ◽  
Organ Function ◽  
C Elegans ◽  
Age Related ◽  
The Relationship

Abstract The function of the pharynx, an organ in the model system Caenorhabditis elegans, has been correlated with life span and motility (another measure of health) since 1980. In this study, in order to further understand the relationship between organ function and life span, we measured the age-related decline of the pharynx using an electrophysiological approach. We measured and analyzed electropharyngeograms (EPG) of wild type animals, short-lived hsf-1 mutants, and long-lived animals with genetically decreased insulin signaling or increased heat shock pathway signaling; we recorded a total of 2,478 EPGs from 1,374 individuals. As expected, the long-lived daf-2(e1370) and hsf-1OE(uthIs235) animals maintained pharynx function relatively closer to the youthful state during aging, whereas the hsf-1(sy441) and wild type animals’ pharynx function deviated significantly further from the youthful state at advanced age. Measures of the amount of variation in organ function can act as biomarkers of youthful physiology as well. Intriguingly, the long-lived animals had greater variation in the duration of pharynx contraction at older ages.

scholarly journals An economical and highly adaptable optogenetics system for individual and population-level manipulation of Caenorhabditis elegans

BMC Biology ◽  
2021 ◽  
Vol 19 (1) ◽  
Author(s):  
M. Koopman ◽  
L. Janssen ◽  
E. A. A. Nollen
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Light Stimulus ◽  
Cholinergic Neurons ◽  
Model Organisms ◽  
Parameter Study ◽  
Multiple Model ◽  
Excitable Cells ◽  
Specific Expression ◽  
C Elegans ◽  
Age Related

Abstract Background Optogenetics allows the experimental manipulation of excitable cells by a light stimulus without the need for technically challenging and invasive procedures. The high degree of spatial, temporal, and intensity control that can be achieved with a light stimulus, combined with cell type-specific expression of light-sensitive ion channels, enables highly specific and precise stimulation of excitable cells. Optogenetic tools have therefore revolutionized the study of neuronal circuits in a number of models, including Caenorhabditis elegans. Despite the existence of several optogenetic systems that allow spatial and temporal photoactivation of light-sensitive actuators in C. elegans, their high costs and low flexibility have limited wide access to optogenetics. Here, we developed an inexpensive, easy-to-build, modular, and adjustable optogenetics device for use on different microscopes and worm trackers, which we called the OptoArm. Results The OptoArm allows for single- and multiple-worm illumination and is adaptable in terms of light intensity, lighting profiles, and light color. We demonstrate OptoArm’s power in a population-based multi-parameter study on the contributions of motor circuit cells to age-related motility decline. We found that individual components of the neuromuscular system display different rates of age-dependent deterioration. The functional decline of cholinergic neurons mirrors motor decline, while GABAergic neurons and muscle cells are relatively age-resilient, suggesting that rate-limiting cells exist and determine neuronal circuit ageing. Conclusion We have assembled an economical, reliable, and highly adaptable optogenetics system which can be deployed to address diverse biological questions. We provide a detailed description of the construction as well as technical and biological validation of our set-up. Importantly, use of the OptoArm is not limited to C. elegans and may benefit studies in multiple model organisms, making optogenetics more accessible to the broader research community.

scholarly journals Some Phenotypic Characteristics of Nematode Caenorhabditis elegans Strains with Defective Functions of the Sestrin (cSesn) gene

2018 ◽  
Vol 11 (2) ◽  
pp. 759-767 ◽  
Author(s):  
A. O. Zeltukhin ◽  
G. V. Ilyinskaya ◽  
A. V. Budanov ◽  
P. M. Chumakov
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
Redox Homeostasis ◽  
Functional Decline ◽  
Extended Period ◽  
Locomotory Activity ◽  
Pumping Rate ◽  
Phenotypic Differences ◽  
C Elegans ◽  
Age Related ◽  
Pharyngeal Pumping

In mammals a small family of genes called Sestrins play important roles in the maintenance of metabolic and redox homeostasis, suggesting that the genes may positively affect the lifespan and counteract the age-related functional decline. The nematode genome contains a single cSesn gene that makes the Caenorhabditis elegans an excellent model for studying functions of the sestrin family. We describe phenotypic differences of worms that have compromised expression of cSesn gene. By comparing three different cSesn-deficient modes with the wild-type C. elegans strain we show that the abrogation of cSesn expression results in an increased body size, an extended period of body growth, a reduces brood size and number of offspring per a single worm, an accelerated decline in muscular functions revealed as a rapid decrease in the pharyngeal pumping rate and in the overall locomotory activity. The results are consistent with the potential roles of cSesn in counteracting the process of aging in C. elegans.

Nuclear homeostasis in aging and age-related neurodegeneration

2021 ◽  
Author(s):  
Μαργαρίτα-Έλενα Παπανδρέου
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
18S Rrna ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
C Elegans ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related

Η αυτοφαγία είναι ένας φυσιολογικός ευκαρυωτικός μηχανισμός που διατηρεί την κυτταρική ομοιόσταση. Είναι το κύριο κυτταρικό καταβολικό μονοπάτι, το οποίο διασπά μακρομόρια όπως πρωτεΐνες, λιπίδια και οργανίδια, μέσω του κύριου αποικοδομητικού οργανιδίου, του λυσοσώματος. Παρόλο που αρχικά θεωρήθηκε ως οδός μαζικής αποδόμησης, τα πρόσφατα στοιχεία υπογραμμίζουν τον ιδιαίτερα επιλεκτικό χαρακτήρα του. Αυτός ο αυστηρά ελεγχόμενος, μηχανισμός λαμβάνει χώρα υπό φυσιολογικές συνθήκες αλλά μπορεί να προκληθεί και από διάφορες μορφές κυτταρικού στρες, όπως η στέρηση θρεπτικών ουσιών, το οξειδωτικό στρες και η βλάβη του DNA. Μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις μηχανισμούς, την μακροαυτοφαγία, που αναφέρεται ως αυτοφαγία, την μικροαυτοφαγία και την αυτοφαγία με πρωτεΐνες-συνοδούς. Ο πυρήνας είναι το μεγαλύτερο οργανίδιο του κυττάρου, ωστόσο, οι μηχανισμός στους οποίους βασίζεται η ομοιόστασή του, δηλαδή η ανακύκλωσή του μέσω αυτοφαγίας ή άλλων καταβολικών μονοπατιών δεν είναι γνωστοί. Ο πυρήνας αποτελείται από μια μεγάλη ποικιλία μακρομορίων, τα οποία μπορούν να είναι αποκλειστικά πυρηνικά ή να εναλάσσονται διαρκώς μεταξύ του πυρήνα (νουκλεοπλάσματος) και του κυτταροπλάσματος μέσω της φωσφολιπιδικής διπλoστιβάδας του. Η εσωτερική πυρηνική μεμβράνη αποτελείται κυρίως από τις λαμίνες, τις πρωτεΐνες SUN, την εμερίνη και την ΗΡ1 που αλληλεπιδρά με την χρωματίνη και επηρεάζει τον εντοπισμό της και συνεπώς την γονιδιακή έκφραση. Οι πρωτεΐνες SUN αλληλεπιδρούν με τις νεσπρίνες (SYNEs), οι οποίες είναι πρωτεΐνες εξωτερικής πυρηνικής μεμβράνης που συνδέουν τον πυρήνα με τον κυτταροσκελετό. Οι πρωτεΐνες SUN μαζί με τις νεσπρίνες σχηματίζουν το σύμπλοκο LINC (συνδετήρας του συμπλέγματος πυρηνοσκελετού- κυτταροσκελετού). Οι νεσπρίνες ρυθμίζουν την πυρηνική μεταφορά, το σχήμα του πυρήνα, καθώς και την μεταφορά συστατικών και μακρομορίων μέσα και έξω από τον πυρήνα.Η νουκλεοφαγία περιγράφηκε αρχικά στον σακχαρομύκητα, με δύο μορφές, την τμηματική μικροπυρηνοφαγία (PMN) και την όψιμη πυρηνοφαγία (LN). Έτσι, οι ζυμομύκητες εκτελούν μικροπυρηνοφαγία καθώς και μακροπυρηνοφαγία σε φυσιολογικές συνθήκες ή μετά από πείνα. Στα θηλαστικά από την άλλη, το πυρηνικό LC3 αλληλεπιδρά με την λαμίνη Β μέσω της ειδικής και συγκεκριμένης LIR αλληλουχίας του, την οποία μεταφέρει μαζί με ετεροχρωματίνη στο κυτταρόπλασμα για λυσοσωμική αποδόμηση. Σε αντίθεση με τη ζύμη, η πείνα ή η αναστολή mTOR (mechanistic Target Of Rapamycin) δεν προκαλεί αυτήν την απόκριση με τη λαμίνη, τονίζοντας την ειδικότητα των διαφορετικών μεθόδων νουκλεοφαγίας σε διαφορετικά είδη. Η γενετική αναστολή αυτού του τύπου νουκλεοφαγίας οδηγεί σε πρόωρη γήρανση, αν και ο ακριβής μηχανισμός δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί. Επιπρόσθετα, το DNA έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί αυτοάνοσες διαταραχές όταν δεν αποδομείται από το λυσοσωμάτιο. Η ανεπάρκεια σε Dnase2a, το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την αποδόμηση του DNA, προκαλεί συσσώρευση DNA εκτός πυρήνα κάτι το οποίο προκαλεί σοβαρή φλεγμονώδη απόκριση μέσω της οδού STING. Η ανεπάρκεια της Dnase2a αποκαλύπτει τη λυσοσωμική κάθαρση του κατεστραμμένου πυρηνικού DNA μέσω αυτοφαγίας. Η συμβολή της δυσλειτουργικής επιλεκτικής αυτοφαγίας στον νευροεκφυλισμό είναι γνωστή, όταν συσσωματώματα πρωτεϊνών και οργανιδίων είναι άμεσο αποτέλεσμα της ελαττωματικής αυτοφαγίας. Οι ασθένειες πολυγλουταμίνης (PolyQ) προκαλούνται από την επέκταση των επαναλήψεων CAG στα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες PolyQ. Η ατροφία του ‘Dentatorubral-pallidoluysian’ που προκαλεί αταξία, άνοια και επιληψία, προκαλείται από μεταλλάξεις ατροφίνης και καταδεικνύει έναν ιδιόμορφο παθολογικό τρόπο πυρηνοφαγίας.
Οι μεταβολές στην πυρηνική μορφολογία αποτελούν σημαντικό χαρακτηριστικό της γήρανσης, των συνδρόμων και άλλων παθολογιών που σχετίζονται με την γήρανση. Η μοριακή βάση και η φυσιολογική σημασία αυτών των αλλαγών παραμένουν ασαφείς. Εδώ, δείχνουμε ότι η πυρηνοφαγία, η αυτοφαγική αποδόμηση του πυρηνικού υλικού, είναι ένας σημαντικός καθοριστικός παράγοντας για το μέγεθος του πυρηνίσκου. Διαπιστώνουμε ότι η πρωτεΐνη αγκύρωσης πυρηνι- κού φακέλου του νηματώδη Caenorhabditis elegans, ANC-1 και οι ορθόλογές της στα θηλαστικά, νεσπρίνη 1 και 2, είναι βασικοί ρυθμιστές της νουκλεοφαγίας. Η εξασθένηση της νουκλεοφαγίας μειώνει την αντίσταση στο στρες και τη μακρο- ζωία, η οποία προκαλείται από ασθενή σηματοδότηση ινσουλίνης και του προσο- μοιάζοντος στην ινσουλίνη αυξητικού παράγοντα (insulin/IGF1). Είναι αξιοσημείωτο ότι η πυρηνοφαγία απαιτείται για τη διατήρηση του μικρού πυρηνίσκου, που είναι ένδειξη μακροζωίας. Πράγματι, η αφθονία των κυριότερων συστατικών του πυρηνίσκου, όπως η φιμπριλαρίνη και τα νουκλεολικά προϊόντα, 18S rRNA και 45S rRNA, ρυθμίζεται από την πυρηνική αυτοφαγία. Έτσι, η ανακύκλωση της πυρηνι- κής μεμβράνης και άλλων πυρηνικών συστατικών μέσω της νουκλεοφαγίας είναι ένας εξελικτικά συντηρημένος μηχανισμός διασφάλισης μακροζωίας που προω- θεί τη νεανικότητα και καθυστερεί τη γήρανση υπό συνθήκες στρες, διατηρώ- ντας την πυρηνική αρχιτεκτονική και αποτρέποντας την πυρηνική επέκταση.Γενικότερα, το μέγεθος του πυρηνίσκου είναι βιοδείκτης για τη διάρκεια ζωής του οργανισμού ανεξάρτητα από τον τύπο των κυττάρων. Στον C. elegans, τα daf-2, eat-2, ife-2 και glp-1 μεταλλαγμένα ζώα, που ζουν περισσότερο από τα αγρίου τύπου στελέχη αποτελούνται από κύτταρα με μικρότερους πυρηνίσκους σε σύγκριση με τα φυσιολογικά. Έτσι, αυτά τα μονοπάτια σηματοδότησης επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής τουλάχιστον μερικώς μέσω του ελέγχου του μεγέθους του πυρηνίσκου και της ριβοσωμικής βιογένεσης. Ομοίως, σε σύνδρομα πρόωρης γήρανσης όπως το σύνδρομο Hutchison-Gilford progeria, τα κύτταρα εμφανίζουν μεγαλύτερους πυρηνίσκους, υποδηλώνοντας αυξημένους ρυθμούς βιογένεσης ριβοσώματος και πρωτεϊνικής μετάφρασης.Εν κατακλείδι, αποκαλύπτουμε έναν νέο μηχανισμό με τον οποίο πρωτείνες της πυρηνικής μεμβράνης, οι νεσπρίνες, ανακυκλώνονται επιλεκτικά μέσω της αυτοφαγίας, ειδικά σε συνθήκες θερμιδικού περιορισμού in vivo. Παραδόξως, πρόκειται για μία αμφίδρομη αλληλεπίδραση, καθώς οι νεσπρίνες φαίνεται να προάγουν τον σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων, που θα μπορούσε ενδεχομένως να δρα ως αρνητική ανατροφοδότηση. Επιπλέον, διαπιστώνουμε ότι η αυτοφαγία που επάγεται από πείνα, μέσω των νεσπρινώνκαθορίζει το μέγεθος του πυρηνίσκου μέσω ενός νέου και εξελικτικά διατηρημένου κυτταρικού μηχανισμού με το να ελέγχει τα επιπέδα της φιμπριλαρίνης, της βασικής πρωτεΐνης του πυρηνίσκου. Επισημαίνουμε το γεγονός ότι η φιμπριλαρίνη είναι υπόστρωμα της αυτοφαγίας που επάγεται από πείνα. Υπό θερμιδικό περιορισμό, που προκαλεί παράταση στη διάρκεια ζωής, η αυτοφαγία και οι νεσπρίνες δρουν στο ίδιο μοριακό μονοπάτι για τη ρύθμιση τηςριβοσωμικής βιογένεσης. Αυτός ο διακριτός μηχανισμός πυρηνοφαγίας θα μπορούσε να λειτουργήσει ως ρεοστάτης για τη φυσιολογική γήρανση.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document