Məlumat

Kosmosda qocalma

Kosmosda qocalma


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ayrı-ayrı eukaryotik hüceyrələrin və toxumaların qocalması cazibə qüvvəsi və sıfır cazibə mühitindən necə təsirlənir? Başqa sözlə, eukaryotik hüceyrələr kosmosda əbədi yaşaya bilərmi (uyğun qida maddələri verildikdə)?


Anjiospermlərdə qocalmanın sürəti və forması

Demoqrafik qocalma, doğum nisbətinin azalması və/və ya yaşla bağlı ölüm riskinin artması ekologiya və təkamüldə ən diqqət çəkən hadisələrdən biri olaraq qalır, lakin bitkilərdə qocalma ilə bağlı araşdırmalar azdır. Bitkilərin necə qocaldığını anlamaqda maraqlı olan təkamülçü bioloqlar və ekoloqlar fiziologiyanın və ətraf mühit şəraitinin ölüm hallarına təsirinin öyrənilməsinin zəruriliyini vurğulamışlar (məsələn, Watkinson 1992 Roach 1993, 2003 Silvertown və b. 1993 Franco & Silvertown 1996, 2004 Thomas 2003). Bu araşdırmada biz bu yaxınlarda işlənmiş ölüm ölçülərindən istifadə edərək angiosperm növlərində bu əlaqələri araşdırırıq:tempi' və 'forma(Baudisch 2011). Ölüm sürəti həyatın davam etdiyi sürəti əks etdirir və gözlənilən ömür uzunluğu ilə ölçülə bilər, ölümün forması isə ölümün artdığını ("qocalma"), azaldığını ("mənfi qocalma") və ya sabit qaldığını və nə qədər olduğunu göstərir. yaşdan yuxarı (“cümçə qocalma”). Bu ölçülər qocalığın potensial yaş nümunələrinin tam spektrini əhatə edir: müsbət, əhəmiyyətsiz və mənfi (Vaupel və b. 2004 Baudisch 2008).

İlk baxışda qocalma kimi zərərli bir hadisənin ən uyğun genotip üçün seçim təzyiqinə qarşı heç bir şansı olmamalıdır. Buna baxmayaraq, tez-tez heyvanlarda müşahidə olunur (məsələn, Finch 1990 Promislow 1991 Gaillard və b. 1994 Nussey və b. 2006 Jones və b. 2008). Yaşlanmanın təkamül nəzəriyyələri çoxhüceyrəli, təkrar-parça növlər üçün yetkin yaşlarda ölüm riskinin artacağını və məhsuldarlığın azalacağını proqnozlaşdırır, çünki seçimin gücü yaşla azalır (Medawar 1952 Williams 1957 Hamilton 1966 Kirkwood 1977). Bu nəzəriyyələr qocalmanın hətta "demək olar ki, hər hansı qəribə kainatın ən ucqar nöqtələrində" belə universal olmasını təklif edir (Hamilton 1996). Kirkvud və Uilyams qocalma üçün zəruri şərt kimi bitkilərdə ümumiyyətlə olmayan aydın soma-mikrob xətti ayrılmasını təklif etsələr də, nəzəriyyələr bunun da qocalmanın təkamül etməsi üçün kifayət qədər şərt olub-olmadığına dair birmənalı olaraq qalmaqdadır.

Bitkilərin mürəkkəb həyat dövrləri səbəbindən qocalmanın təkamül nəzəriyyələri bitki aləmini bir qədər laqeyd etdi (Roach 2003). Tək bitki növlərinə diqqət yetirən bir neçə tədqiqat arasında bəziləri qocalmanın varlığına dair sübutlar təqdim etmişlər (Barot, Gignouux & Menaut 1999 Van Dijk 2009), digərləri isə ya qocalmaya dair heç bir dəlil tapmamışdır (Rose, Clarke & Chapman 1998 Willems & Dorland). 2000 Lanner & Connor 2001) və ya mənfi qocalma (Roach 2001 García, Dahlgren & Ehrlén 2011). Çoxillik otun müxtəlif kohortlarında ölüm hallarının öyrənilməsində Plantago lanceolata, Roach və b. (2009) göstərdi ki, digər bitki növləri ilə güclü rəqabət şərtləri istisna olmaqla, ölüm yaşdan deyil, ölçüdən və hava şəraitindən asılıdır. Bu ikimənalı dəlillərin işığında, bitkilərin qocalması və ya təkamül etmədiyi şərtlərin daha yaxşı başa düşülməsi müqayisəli yanaşma tələb edir.

Bildiyimizə görə, Silvertown, Franco & Perez-Ishiwara (2001) bu günə qədər bitki qocalmasının yeganə müqayisəli tədqiqatını təqdim etmişlər. Onların təhlilləri ölüm və yaş trayektoriyalarını əldə etmək üçün matris cəbri yanaşmasından istifadə etmişdir adambaşı 65 çoxillik bitki növü üçün populyasiya proyeksiya matrislərindən (Cochran & Ellner 1992 Caswell 2001) işə götürülmə. Müəlliflər ölümün yaş trayektoriyalarında çoxlu variasiya tapdılar və onları üç növə təsnif etdilər: (i) artan, (ii) uzun bir azalma mərhələsi ilə donqar şəklində və (iii) U formalı. Baxmayaraq ki, bu tədqiqat bitkilərdə qocalma anlayışımızda irəliyə doğru sıçrayış olsa da, nəzərə alınan növlərin nisbətən az olması, ölüm trayektoriyalarının diskret təsnifatı və ölümün vahid parametrik modelinə əsaslanan qocalma ölçüsünün istifadəsi bir neçə ildə bir sıçrayış idi. - qocalmanın dərin tədqiqi. O vaxtdan bəri, daha geniş taksonomik qruplar, böyümə formaları və ekoregionlardan yüzlərlə bitki növü üçün populyasiya proyeksiya matrisləri nəşr edilmişdir (Salguero-Gómez & de Kroon 2010). Bundan əlavə, qocalmanın sürəti və forması ölçülərinin inkişafı (Baudisch 2011) indi ölüm trayektoriyalarının daha obyektiv təsnifatına imkan verən faydalı tədbirlər təmin edir, çünki bu ölçülər ölümün heç bir parametrik modeli ilə bağlı deyil.

Baudisch (2011) iddia etdi ki, temp və forma ölçüləri yaş üzərindəki dəyişikliyin iki müstəqil aspektini ələ keçirir, temp həyatın sürətini ələ keçirir, forma isə növlərin qocalıb-yaşlanmadığını və nə qədər olduğunu göstərir (bax 2). Riyazi olaraq, verilmiş forma dəyəri üçün istənilən temp dəyəri mümkündür və əksinə. Bununla belə, nəzəri cəhətdən mümkün olan bütün ölüm nümunələri təbiətdə müşahidə olunmayacaq, çünki təbiət məhdudiyyətlər qoyur. Hesab olunur ki, bu cür məhdudiyyətlər artım, saxlanma və çoxalma arasında resursların bölüşdürülməsi ilə bağlı qərarlarla müəyyən edilir ki, bu da öz növbəsində əhalinin ölüm sürətinə və formasına təsir göstərir. Bu proseslərin böyümə formaları arasında fərqləndiyi (Silvertown, Franco & McConway 1992 Silvertown, Franco & Menges 1996 Boggs 2009) və ekoloji şəraitdən təsirləndiyi yaxşı məlumdur (Franco & Silvertown 2004). Burada böyümə formasının (Raunkiær 1934) və ekoregionun (Olson) təsirini araşdırırıq. və b. 2001) ölümün sürəti və forması haqqında, eyni zamanda filogeniya və potensial qarışıqlıq amilləri nəzərə alınmaqla. Biz Bayes log-xətti reqressiyalarından istifadə edirik və yuxarıda qeyd olunan dəyişənlərin hamısını, bəzilərini və ya heç birini daxil edən bir sıra modelləri sınaqdan keçiririk. Beləliklə, bu məqalə angiospermlər arasında sürət və forma dəyərləri ilə xarakterizə olunan qocalmanın müasir sorğusunu təqdim edir.


Giriş

Hüceyrədənkənar matris (ECM) ənənəvi olaraq struktur dəstəyi və toxuma sabitliyini təmin etmək üçün tanınan hüceyrələri əhatə edən makromolekulların kompleks şəbəkəsidir [1]. ECM-nin müxtəlif rolları haqqında anlayışımız son üç onillikdə, xüsusən inkişaf, homoeostaz və zədə zamanı toxuma morfogenezini istiqamətləndirmək üçün lazım olan əsas biokimyəvi və biomexaniki işarələrin təmin edilməsində çox inkişaf etmişdir. Mezenximal hüceyrə tipləri, xüsusilə də rezident fibroblastlar, orqanizmin ömrü boyu toxumalarda ECM-ni saxlamaq roluna malikdir. Buna görə də, mezenximal hüceyrələr toxumanın funksional ehtiyaclarını ödəmək üçün müvafiq ECM-ni yerləşdirmək, saxlamaq və yenidən modelləşdirmək üçün lokallaşdırılmış siqnallara cavab verməlidir. ECM-nin bioloji aktiv struktur kimi rolunu asanlaşdırmaq üçün hüceyrələr hüceyrə səthi proteoqlikanlar (PG), diskoidin domen reseptorları və xüsusi inteqrinlər kimi səthi reseptorlar vasitəsilə fərdi matriks zülalları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və nəticədə hüceyrə funksiyasını, taleyini və taleyini diktə edən xaricdən daxil olan siqnalla nəticələnir. fenotip [2,3]. Hüceyrələr mexaniki qüvvələr yaradaraq və ya sərtlik kimi ECM-nin mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdirərək ECM vasitəsilə əlaqə qura bilirlər [4].

ECM normal toxuma homoeostazını saxlamaq üçün çox vacibdir və bir çox patoloji vəziyyət qocalma nəticəsində və ya orqan funksiyasını qorumaq və ya bərpa etmək cəhdi kimi nizamlanmamış ECM remodelingindən yaranır. Toxunun fiziki vəziyyətini dəyişən fibrotik xəstəlik zamanı ECM-nin yenidən qurulması təzyiq, uzanma və kəsmə qüvvəsi kimi mexaniki qüvvələrə hüceyrə reaksiyalarının dəyişməsinə kömək edə bilər [5,6]. Yaşlanma, zamanla toxumanın funksional azalması ilə xarakterizə olunur, nəticədə toxuma disfunksiyasına səbəb olan mütərəqqi pisləşməyə səbəb olur. Ürək-damar xəstəlikləri, şəkərli diabet, xərçəng, demans, qlaukoma, xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi (KOAH) və idiopatik ağciyər fibrozu (İPF) kimi bir çox xəstəliklərin risk faktoru kimi yaşı var [7�]. Yaşlanma və/və ya xəstəlik zamanı baş verən dəyişikliklər ECM-nin tərkibinə, topoqrafiyasına və biomexanikasına təsir edir və bununla da hüceyrənin anormal aktivləşməsinə və nizamsız davranışa kömək edir. Məsələn, fibrotik xəstəliklərdə və xərçəngdə anormal ECM çökməsi və artan sərtlik müşahidə olunur, həddindən artıq ECM deqradasiyası osteoartrit (OA) və KOAH ilə əlaqələndirilir [15�]. Fibrotik ağciyər xəstəliyində ECM dəyişiklikləri aberrant hüceyrə reaksiyalarının əsas sürücüsü kimi tanınır [18]. Bundan əlavə, yaşlı toxumada yaşayan fibroblastların populyasiyası böyümənin dayanması və qocalmanın əlaməti olan hüceyrə qocalmasının göstəricisi olan apoptotik siqnallara qarşı müqavimət göstərir [19,20]. Hüceyrə yaşlanması, DNT zədələnməsi və ya reaktiv oksigen növləri (ROS) kimi müxtəlif stress mənbələrinə cavab olaraq geri dönməz hüceyrə dövrünün dayanması kimi xarakterizə olunur. Fizioloji homoeostaz zamanı hüceyrə qocalması embriogenezə, toxuma təmirinə və şişlərə qarşı müdafiəyə kömək edir. Bunun əksinə olaraq, bu yaxınlarda qocalmanın ürək, böyrək, qaraciyər və ağciyərdə xroniki fibrotik xəstəliklərin patogenezinə töhfə verdiyi irəli sürüldü [21�]. Burada qocalmış hüceyrələr, xəstəliyin irəliləməsini təmin edən qocalma ilə əlaqəli ifrazat fenotipinin (SASP) bir hissəsi kimi iltihab əleyhinə mühit yaradaraq toxuma bərpasına mənfi təsir göstərir. Yaşlanma və fibrotik xəstəlikdə ECM dəyişikliklərinin də bu şərtlərlə əlaqəli qocalıq fenotipinin sürücüsü olub-olmaması hələ araşdırılmamışdır.

Yenidən qurulma və zədələnmə zamanı ECM-nin parçalanma məhsulları buraxılır, bunlar tez-tez fitri immun sisteminin hüceyrələrində nümunə tanıma reseptorlarını (PRR) aktivləşdirən zərərlə əlaqəli molekulyar nümunələr (DAMPs) kimi çıxış edir. Maraqlıdır ki, bu ECM DAMP-lərin bir neçəsinin çoxsaylı xroniki fibrotik xəstəliklərdə əhəmiyyətli dərəcədə artdığı aşkar edilmişdir [26�]. DAMP-lər tərəfindən PRR-lərin aktivləşdirilməsi SASP ilə əlaqəli olana oxşar sitokin buraxılış profili ilə nüvə amilinin 㮫 (NF-㮫) vasitəçiliyi ilə pro-iltihablı sitokin buraxılmasını induksiya edir. Bundan əlavə, NF-㮫 fibroblastlarda SASP-nin əsas tənzimləyicisi kimi tanınır ki, bu da hüceyrə qocalmasının tənzimlənməsində DAMP-lərin rolunu təklif edir.

Bu araşdırmada biz aberrant ECM-nin xroniki fibrotik xəstəliklərdə qocalmış fenotipə potensial olaraq necə töhfə verdiyinə dair mövcud bilikləri araşdırır və ümumiləşdiririk. Fizioloji homoeostaz zamanı və xroniki fibrotik xəstəliklər zamanı ECM və qocalmanın rolları haqqında geniş məlumat veriləcəkdir. Yaşlanma zamanı qocalma zamanı ECM dəyişikliklərinin icmalı əvvəllər başqa yerdə ətraflı təsvir edilmişdir [29] və buna görə də burada geniş şəkildə əhatə olunmayacaq. Bu icmalda, hüceyrələr və ECM arasında qarşılıqlı təsir, ECM-nin yenidən qurulması zamanı mexanik transduksiyanın pozulması, inteqrin yapışma komplekslərində dəyişikliklər və ECM DAMP-lərin buraxılması daxil olmaqla, ECM-nin patoloji qocalmaya səbəb olduğu mümkün mexanizmlər təsvir ediləcəkdir. Nəhayət, biz xroniki fibrotik xəstəliklərdə terapevtik potensial üçün ECM-qocalma tənzimləyici yollarına müdaxilə imkanlarını araşdıracağıq. Bu baxış bir neçə xəstəliyi təsvir etsə də, İPF xroniki fibrotik xəstəlik üçün nümunə kimi diqqət mərkəzində olacaqdır.


Yaşlanma ilə əlaqəli sekretor fenotip və onun xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyində mümkün rolu

Xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi (KOAH) ağciyərlərin əsas xəstəliyidir. Bu, ilk növbədə, uzun müddət siqaret çəkdikdən sonra baş verir. Tənəffüs yollarının və alveolyar boşluğun xroniki iltihabı, həmçinin ağciyər toxumasının məhv edilməsi KOAH-ın əlamətidir. Son zamanlarda hüceyrə qocalmasının KOAH patogenezində rol oynaya biləcəyi göstərilmişdir. Hüceyrə qocalması geri dönməz hüceyrə dövrünün dayanmasına səbəb olan siqnal ötürülməsi proqramından ibarətdir. Qocalıqda böyümənin dayanması, DNT zədələnməsi və onun hüceyrə sensorlar tərəfindən tanınması da daxil olmaqla, bir çox müxtəlif mexanizmlər tərəfindən tetiklene bilər, bu da hüceyrə dövrü nəzarət nöqtəsi reaksiyalarının aktivləşdirilməsinə və DNT təmir mexanizmlərinin aktivləşməsinə səbəb olur. Qocalıq telomerin aşınmasından başqa bir neçə genotoksik faktorla da baş verə bilər. Qocalma induksiyası DNT zədələnməsinə əsaslandıqda, qocalmış hüceyrələr “qocalma ilə əlaqəli ifrazat fenotipi” (SASP) adlandırılan unikal fenotip nümayiş etdirirlər. SASP xroniki iltihabın mühüm sürücüsü ola bilər və buna görə də iltihabın, DNT zədələnməsinin və qocalmanın pis dövrünün bir hissəsi ola bilər. Bu tədqiqat perspektivi KOAH ilə əlaqəli hüceyrə qocalmasını və KOAH və SASP-də vasitəçilər və sekretor fenotip arasında təəccüblü oxşarlıqları nümayiş etdirmək məqsədi daşıyır.

Xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi (KOAH) qlobal sağlamlıq problemidir. 2002-ci ildə beşinci aparıcı ölüm səbəbini təmsil edirdi (1). Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatının məlumatına görə, növbəti 10 ildə KOAH ilə əlaqəli ölümlərin 30%-dən çox artacağı proqnozlaşdırılır və 2020-ci ilə qədər KOAH-ın dünya miqyasında üçüncü əsas ölüm səbəbi olacağı gözlənilir (2). Bütün əsas xroniki xəstəliklər arasında KOAH artan ölüm nisbətini göstərən yeganə xəstəlikdir. Bu tendensiyanın gələcəkdə KOAH üçün artan risk faktorları və dünyanın bir çox yerlərində əhalinin getdikcə qocalması səbəbindən daha da artacağı proqnozlaşdırılır. Tütünə məruz qalma epidemiyasının və sürətli sənayeləşmənin mövcud olduğu, biokütlə çirkləndiricilərinin məruz qalmasına səbəb olan və KOAH-da görünməmiş artıma səbəb olan inkişaf etməkdə olan Asiya ölkələrində vəziyyət daha dramatikdir. Nəhəng yük və artan səhiyyə xərcləri hər hansı digər xəstəliyi üstələyir və KOAH üçün yeni müalicələr hazırlamaq üçün əsas molekulyar mexanizmləri anlamağa marağı alovlandırıb (3).

Xəstəliyin patogenezi üçün iltihabın iştirakı, zülal deqradasiyasının tənzimlənməsinin pozulması və reaktiv oksigen növlərinin (ROS) istehsalı kimi qismən üst-üstə düşə bilən müxtəlif fərziyyələr mövcuddur (4). Ən son olaraq, KOAH-da sürətlənmiş qocalma və ya hüceyrə qocalması hipotezi təqdim edilmişdir və hazırda geniş araşdırma aparılır (5). Yaşlanma hüceyrə dövrünün daimi olaraq dayandırılması kimi müəyyən edilir. Hüceyrə stressi (vaxtından əvvəl qocalma) və ya Hayflick həddi kimi tanınan məhdud replikativ qabiliyyətlə induksiya edilə bilər (6). Yaşlı hüceyrələrin qocalmanı, iltihabı və bədxassəli transformasiyanı gücləndirən əhəmiyyətli faktorlar yaradan sekretor fenotipə malik olduğu göstərilmişdir. Bir neçə tədqiqat yalnız KOAH üçün qocalma hipotezini dəstəkləmir, həm də KOAH xəstələrinin emfizematöz ağciyərlərində qocalma və ya qocalmanın molekulyar markerlərinin mövcudluğunu nümayiş etdirir (7, 8). Tədqiqatlar KOAH və qocalma üçün markerlərin tapılmasına yönəldilsə də, qocalma və KOAH-da sekretor fenotipin yaranmasında ümumi ola biləcək molekulyar əlaqə və mexanizmlər hələ də araşdırılmalıdır. KOAH-da həyati əhəmiyyət kəsb edə biləcək qocalmanın əsas vasitəçiləri hələ müəyyən edilməmişdir. Yaşlanma induktorlarını və vasitəçilərini müəyyən etmək və başa düşmək KOAH-ı başa düşmək üçün açar ola bilər. KOAH-ın xroniki və iltihablı təbiətini nəzərə alaraq, bu günə qədər KOAH ilə əlaqəli ifraz olunan amillər (9) və DNT zədələnməsi və qocalmaya yönəlmiş elmi sahədən əldə edilən qocalma ilə əlaqəli ifrazat fenotipi (SASP) arasında oxşarlıqları qeyd etmək maraqlıdır. 10).

1961-ci ildə Leonard Hayflick ilk dəfə mədəniyyətdə çoxlu keçidlər üçün saxlanılan insan toxumasından əldə edilən ilkin fibroblastların qeyri-müəyyən müddətə bölünmək üçün tutulduğunu fərq etdi. O, müəyyən etdi ki, məhdud sayda bölünmədən sonra hüceyrə proliferasiyası tədricən azalır və tam dayanır (11). Mədəniyyətdə fibroblastların çoxalması üç fərqli faza göstərdi: faza 1, mədəniyyətin qurulması fazasında ləng proliferasiya fazası 2, hüceyrələrin sürətli çoxalma nümayiş etdirdiyi log fazası və 3-cü faza, hüceyrələrin tədricən əmələ gəldiyi stasionar faza. daimi həbs (11). 3-cü mərhələyə keçidin mümkün səbəbi Hayflick (6) tərəfindən “Diploit hüceyrə suşlarının sonlu ömrü” kimi təsvir edilmişdir. in vitro hüceyrə səviyyəsində qocalmanın və ya qocalmanın ifadəsi ola bilər.” Beləliklə, "hüceyrə qocalması" termini davamlı həyat qabiliyyətinə və metabolik fəaliyyətə baxmayaraq, geri dönməz, sabit və uzunmüddətli proliferativ qabiliyyətin itirilməsini təmsil edirdi. Mədəniyyətdə saxlanılan əsas hüceyrələr replikativ qocalmadan sonra daha da bölünmək üçün tutulur. Replikativ qocalma və ya Hayflick həddi, hüceyrənin hər dəfə telomerləri xromosomun uclarında böldükdə qısaldığı üçün baş verir. Telomerlər DNT polimerazının geridə qalan ipləri tamamilə təkrarlaya bilməməsi səbəbindən aşınmaya məruz qalır. 1970-ci illərin əvvəllərində Olovnikov (12) və Watson (13) müstəqil olaraq bu fenomeni telomerlərin qısalmasına kömək edən "son replikasiya problemi" kimi təsvir etdilər. Beləliklə, telomerlər molekulyar saat kimi ilkin hüceyrənin replikativ tarixini əks etdirir (14).

Telomer örtüyü xromosomların sonunda qoruyucu və struktur bütövlüyü təmin edir. Geniş replikasiya dövrlərindən sonra telomer qısalması mühüm minimal uzunluğa çatarsa, onların qoruyucu strukturu pozulur. Hüceyrə xromosomdakı bu mühüm itkini DNT zədəsi kimi tanıyır və beləliklə, DNT zədələnməsi reaksiyasını (DDR) işə salır. DDR, γ-H kimi DNT təmir mexanizmlərinin mühüm zülallarını cəlb edən DNT zədələnmə ocaqlarının görünüşü ilə əlaqələndirilir.2AX (histon H. variantının fosforlanmış forması).2AX) və DDR zülalları 53BP1 (p53 bağlayıcı zülal), NBS1 (Nijmegen qırılma sindromundan məsul olan zülal) və MDC1 (DNT zədələnməsinə nəzarət nöqtəsi zülalının vasitəçisi). ATM və ATR-yə zərər verən DNT kinazlarının qocalmış hüceyrələrdə aktivləşdiyi də bildirilmişdir (15). DDR siqnalının gücləndirilməsi hüceyrə dövrü nəzarət nöqtəsi kinazını (CHK)1 və CHK2-ni aktivləşdirir. DDR ilə əlaqəli amillər hüceyrə dövrü mexanizmləri ilə bir neçə hüceyrə dövrü zülallarının, o cümlədən CDC25 (fosfatazlar ailəsi) və hüceyrə dövranının dayandırılmasının əsas tənzimləyicisi, p53-ün fosforlaşması və aktivləşdirilməsi yolu ilə əlaqə qurur. Bundan əlavə, p53 izoformalarının diferensial ifadəsi replikativ qocalma ilə əlaqələndirilmişdir (16). Bu amillər birlikdə hüceyrələrə öz zədələrini bərpa etməyə imkan verən keçici yayılma həbsinə səbəb ola bilər və ya DNT zədəsinin düzəldilməz olduğu halda, hüceyrələr ya qocalmağa, ya da apoptoza məruz qalacaqlar. Yaşlanma və ya apoptoza qarşı düzəlməz DNT zədəsi olan bu hüceyrələrin taleyini təyin edən molekulyar qərar qəbulu hələ də çətin olaraq qalır. Hüceyrə növü, gərginlik siqnalının intensivliyi və müddəti və zədələnmənin xarakteri çox güman ki, mühüm determinantlardır (17).

Aşağıdakı bölmədə müzakirə olunan müxtəlif şərtlərlə hər hansı aşkar edilə bilən telomer aşınması və ya disfunksiyası olmadıqda qocalma da baş verə bilər.“Erkən” termini bu hüceyrələrdə əldə edilən qocalmanın replikativ həddi ilə bağlı olmadığını izah edir. Vaxtından əvvəl qocalmanın mövcudluğuna dair sübutlar in vivo sürətlə yığılır və qocalmanın şişin yatırılmasında mühüm və kritik rol oynadığına işarə edir. Erkən qocalma induksiyasının səbəbləri aşağıda qısaca təsvir edilmişdir və Şəkil 1-də diaqram şəklində təqdim edilmişdir.

Şəkil 1. Bir çox yollar qocalmaya gətirib çıxarır, lakin hamısı qocalma ilə əlaqəli sekretor fenotip (SASP) reaksiyasına səbəb olmur. HRAS, GTPase HRas OIPS-in transfeksiyası, onkogenin səbəb olduğu vaxtından əvvəl qocalma PTEN, fosfataza və tensin homoloqu SIPS, stressin səbəb olduğu vaxtından əvvəl qocalma.

Stressin səbəb olduğu vaxtından əvvəl qocalma (SIPS) ilk növbədə hüceyrə stressini tətbiq edən hüceyrə mədəniyyəti mühitinə bağlıdır. Müxtəlif amillər, məsələn, qida maddələri, böyümə faktorları, oksigen səviyyələri, digər hüceyrə növlərinin olmaması və hüceyrələrin ilkin mühitinə aid olan hüceyrədənkənar matris komponentləri, yeni süni mühitdə eksplantasiya edilmiş kulturanın uyğunlaşmasına zərər verə bilər. Bu amillərin birində və ya bir neçəsində dəyişikliklər mədəni şoka səbəb ola bilər və bu, stressin səbəb olduğu qocalma ilə nəticələnə bilər (18). Hüceyrə dövrünün bu cür dayandırılması telomer uzunluğundan asılı deyil. Siçan embrion fibroblastları (MEF) uzun telomerləri saxlamasına baxmayaraq, mədəniyyətdə məhdud sayda keçiddən sonra qocalır. Sıçan hüceyrələri, əksər insan hüceyrələrindən fərqli olaraq, telomeraza (19) ifadə edir və uzun telomerlərə malikdir (20). Oksidləşdirici stress mədəni insan hüceyrələrində replikasiyanın dayandırılmasına səbəb olur (21-23), insan melanositlərinin və epitel hüceyrələrinin replikativ potensialı əsasən istifadə edilən mədəniyyət mühitinin tərkibindən və qidalandırıcı təbəqələrin istifadəsindən asılıdır (24-26). MEF-lərin qocalması p53-ün inaktivasiyası və ya RB ailəsinin genlərinin eyni vaxtda ablasiyası ilə də yan keçə bilər (27-29). Beləliklə, məməlilərin hüceyrələrinin uzunmüddətli mədəniyyəti təkcə telomerin saxlanması deyil, həm də optimal mədəniyyət şəraiti tələb edir (30).

Transfeksiyaedici protein p21 və ya HRAS kimi də tanınan GTPase HRas-ın transfeksiyası ilkin hüceyrələrdə hüceyrə dövrünün dayanmasına səbəb ola bilər (31). HRas vasitəsilə həbs edilən hüceyrələr replikativ qocalma keçirmiş hüceyrələrə heyrətamiz fenotipik oxşarlıq göstərdi. Onkogen vasitəli qocalmanın bu fenomeni “onkogenlə əlaqəli erkən qocalma” (OIPS) kimi tanınmağa başladı (32). hTERT ifadəsi replikativ qocalmanı xilas edə bilər, lakin OIPS deyil, onun telomer aşınmasından müstəqilliyini təsdiqləyir (33). OIPS siçan modellərində və insanlarda şiş inkişafının erkən mərhələlərində baş verir (34-37). Bu müşahidələr güclü şəkildə göstərir ki, OIPS onkogen stressə məruz qalmış hüceyrələrin proliferasiyasını yoxlayır və şişi bədxassəli vəziyyətdə saxlayır. maneəsiz (34, 35). Yaşlanma markerlərinin aşkarlanması normal hüceyrə morfologiyası və invaziv böyümənin olmaması ilə xarakterizə olunan və tez-tez qocalma ilə əlaqəli olan premalign lezyonlar üçün proqnostik dəyər ola bilər. Əvvəlki bədxassəli şişlərlə əlaqəli qocalıq şiş böyüməsi kontekstində paradoksal deyil, çünki bir şiş daxilində hüceyrələrin yalnız bir hissəsi uğurla yayıla bilir, halbuki bir çox hüceyrə apoptoz və ya anormal hüceyrədaxili və hüceyrədənkənar şərtlər səbəbiylə stresin tetiklediği yaşlanmaya məruz qalır. şişlərdə xarakterik olanlar (38). Beləliklə, müəyyən bir şişin böyümə sürətini təyin edən hüceyrə proliferasiyası ilə apoptoz və ya qocalma arasındakı tarazlıqdır (39).

Erkən qocalma siçan və insan hüceyrələrində şiş bastırıcı molekulların itirilməsi ilə də baş verə bilər. Fosfataza və tensin homolog geni çatışmazlığı olan MEF-lər p53 induksiyası ilə müşayiət olunan qocalmağa məruz qalır. P53-ün eyni vaxtda itirilməsi bu hüceyrələrə fosfatazanın və tensin homoloqunun silinməsinin sitostatik təsirlərini ləğv etməyə imkan verir (22). Eynilə, NF1 itkisi qocalmağa səbəb olur in vitro, bu da son nəticədə ERK və AKT fəaliyyətlərində azalma ilə müşayiət olunur (40). Başqa bir nümunə, itirilməsi RB- və p400-dən asılı bir şəkildə qocalmanı tetikleyen von Hippel-Lindaudur (41).

Əvvəlki tədqiqatlar qocalmış hüceyrələrin mədəniyyət mühitinin ifraz olunan zülallarla zənginləşdiyini göstərmişdir (42, 43). Hüceyrələr qocaldıqda, onlar tez-tez sitokinlərdən, böyümə faktorlarından və proteazlardan ibarət qocalma ilə əlaqəli ifrazat fenotipini nümayiş etdirirlər ki, bu da Campisi qrupu tərəfindən birlikdə “qocalıq ilə əlaqəli ifrazat fenotipi” (SASP) adlandırılır (44). Kuilman və Peeper eyni fenomeni "yaşlanma mesajlaşma sekretomu" adlandırdılar (45). Qocalığın töhfəsi passiv görünə bilər, lakin SASP-nin son kəşfi qocalmanın daha aktiv və patoloji cəhətdən müxtəlif rol oynaya biləcəyini güclü şəkildə göstərir (45, 46). SASP-nin fizioloji rolunun yara sağalma mexanizmi olması təklif edilmişdir (47). SASP-nin ilkin müşahidəsi göstərir ki, qocalma təkcə şiş bastırıcı mexanizm ola bilməz, əksinə, şiş mikromühitində ikitərəfli qılınc ola bilər (39). SASP faktorları qocalmış hüceyrələrin çıxarılması üçün immun hüceyrələrinə siqnal verməyə kömək edə bilər. Bu xaricetmə prosesi pozulursa və ya toxumada qocalmış hüceyrələrin sayı çox yüksək olarsa, qocalmış hüceyrələr sekretor fenotipi davam etdirə və qoruya bilər, yerli toxumanı davamlı olaraq SASP-yə məruz qoya bilər. Bu qocalma ilə əlaqəli amillərin ifrazı yerli mikromühiti zərərli şəkildə dəyişdirmək potensialına malikdir və bu, qocalma və xəstəliklə bağlı toxuma disfunksiyasına gətirib çıxarır.

Qocalmış hüceyrələr çoxlu sayda sitokinlər, böyümə faktorları, proteazlar və toxuma mikromühitini dəyişmək potensialına malik olan saysız-hesabsız digər amillər ifraz edir və bu da öz növbəsində yaşa bağlı patologiyanın yaranmasına səbəb olur. Ətraflı təsviri və onun KOAH-ın iltihabi profili ilə heyrətamiz oxşarlıqları aşağıda müzakirə olunur.

Hüceyrə qocalması çox vaxt xroniki DDR-ni gücləndirən nüvə DNT zədələnməsinin nəticəsidir. DDR yolu adətən ionlaşdırıcı şüalanma və ya digər genotoksik hadisələrlə tetiklenir, nəticədə DNT ikiqat zəncirinin qırılması baş verir. DDR yolu histon H-nin fosforlaşması ilə başlayır2DNT-nin qoşa zəncirli qırılma yerində və ya yaxınlığında baş verən və ATM tərəfindən 53 bağlayıcı protein-1 (53BP1) fosforlaşması və 53BP1-in nüvə təmiri ocaqlarına lokallaşdırılması üçün tələb olunan ataksiya telenjiektaziya mutasiyaya uğramış gen (ATM) ilə AX (48). 53BP1 funksiyası ATM-ni p53 və SMC1 (yəni, xromosom zülalının struktur saxlanması) daxil olmaqla, bir neçə aşağı axın hədəfləri ilə əlaqələndirmək üçün vacibdir. CHK2 vəziyyətində, ATM ilə birləşmə mexanizmi 53BP1-dən böyük ölçüdə müstəqil görünür və BRCT təkrar zülal ailəsinin müəyyən edilməmiş başqa bir üzvünü əhatə edə bilər (48). ATM, NBS1 (Nibrin) və CHK2 kimi DDR siqnal yolunun yuxarı axını elementləri tam SASP üçün zəruridir və avtokrin dövrədə DDR ilə sitokin sekresiyası arasında əlavə çarpışma baş verir, yəni ifraz olunan sitokinlər həm nəzarət edir. və DDR (10) tərəfindən idarə olunur.

p53 yıxılan hüceyrələr, davamlı DNT zədələnməsi ilə qocalma olmadıqda (10, 44) SASP reaksiyasını tetikler, əksinə, p16 INK4a həddindən artıq ifadəsi ilə qocalmağa səbəb olan hüceyrələr, lakin DNT zədəsi olmadıqda, SASP cavabını başlatmırlar (10). ). Bu, davamlı DDR-nin SASP-nin əsas səbəbi olduğunu vurğulayır (Şəkil 2). DDR siqnalı yalnız SASP amillərinin bir hissəsini idarə edir (44, 49), lakin bunlara güclü iltihablı sitokinlər IL-6 və IL-8 daxildir. SASP-nin inkişafı yavaş bir prosesdir. Yalnız kifayət qədər böyüklükdə davamlı DNT zədələnməsi ilə SASP işə salınır (10). Gecikmiş SASP, SASP vasitəsilə immun klirens siqnalını işə salmadan əvvəl hüceyrələrə DNT təmiri cəhdinə icazə verə bilər.

Xülasə, qocalma replikativ və vaxtından əvvəl ola bilər. Təkrar replikasiya nəticəsində telomerin aşınması replikativ qocalmaya səbəb olur, vaxtından əvvəl qocalma isə genotoksik stress, onkogen daxil edilməsi və ya şiş bastırıcının itirilməsi səbəbindən baş verir. Xroniki və ya intensiv DNT zədələnməsi ilə stresin səbəb olduğu qocalma ATM, NBS1 və CHK2-ni birləşdirən DDR-yə gətirib çıxarır, p53 və pRB hüceyrə dövrü effektorları vasitəsilə hüceyrə qocalmasına səbəb olur (10). Davamlı DDR öz növbəsində SASP cavabından məsuldur.

Yaşlanma hüceyrə bölünməsinin dayandırılmasını təmsil etsə də və şişi bastırma qabiliyyətinə malik olduğu düşünülsə də, qocalmış hüceyrələrin şiş əmələ gəlməsini təşviq edə biləcəyi və toxuma təmirində də rol oynadığı göstərilmişdir. Hüceyrə dövrünün dayanması hüceyrə qocalmasının bədxassəli şişi basdırdığı əsas mexanizmdir (46, 50, 51). Bununla birlikdə, qocalmış hüceyrələr tərəfindən ifraz olunan bəzi amillər, IL-6 və IL-8 proinflamatuar sitokinlər və proapoptotik zülal insulinə bənzər böyümə faktorunu bağlayan zülal (IGFBP) kimi faktorlar kimi qocalmanın böyüməsinin dayanmasını avtokrin şəkildə gücləndirməyə kömək edir. -7 və plazminogen aktivator inhibitoru (PAI)-1. Collado və Serrano siçanlarda və insanlarda qocalma reaksiyasının şiş bastırıcı təbiətini təsdiqləyən sübutlar təqdim etmişlər (52). Yaşlı hüceyrələrin xərçəngin inkişafını təşviq edən amilləri ifraz etdiyini göstərən sübutlar var (39, 44). Bu cür SASP faktorlarına misal olaraq amfirequlin və hüceyrə proliferasiyasını stimullaşdıran böyümə ilə əlaqəli onkogen (GRO)-α daxildir, bu da angiogenezi stimullaşdırır və iltihablı sitokinlər IL-6 və IL-8-i stimullaşdırır. mezenximin keçidi və epitel hüceyrələrinin miqrasiyası və işğalı (53). Qocalıq toxuma təmiri və ya bərpası ilə də əlaqələndirilmişdir (54, 55), qocalmış hüceyrələrin paradoksal bir fenomenə sahib olduğunu və onun rolunun kontekstdən asılı ola biləcəyini göstərir. Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, beləliklə qocalığa antaqonist pleotropiyanın bir forması kimi baxılmışdır ki, bu zaman o, həyatın erkən mərhələsində faydalıdır, lakin həyatın sonrakı mərhələsində zərərlidir (46).

Şəkil 2. SASP-nin molekulyar induksiyası və xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyində (KOAH) mümkün rolu. ROS, reaktiv oksigen növləri.

Şəkil 3. Qocalıq antaqonist pleotropiya nümunəsi kimi. Yaşlılıq həyatın erkən mərhələsində faydalı ola bilər, lakin həyatın sonrakı mərhələsində zərərli ola bilər.

KOAH-ın 2020-ci ilə qədər üçüncü ən çox görülən ölüm səbəbi olacağı proqnozlaşdırılır (2). Bu, getdikcə qocalan əhali ilə böyük sağlamlıq və iqtisadi yükü təmsil edir. Vəziyyət FEV ilə ölçülən xroniki geri dönməz hava axınının məhdudlaşdırılması ilə xarakterizə olunur1. Əsas təhrikedici amillər siqaret tüstüsü, ətraf mühitin qeyri-üzvi və üzvi tozlarla çirklənməsi (məsələn, açıq kaminlər səbəbindən), genetik meyl, təkrarlanan ağciyər infeksiyaları, sosial-iqtisadi vəziyyət və yaşlanmadır. Siqaret çəkmə və ya çirkləndirici maddələrə məruz qalma dayandırılsa belə, FEV-in normal yaşa bağlı azalması ilə müqayisədə vəziyyət tez-tez sürətlənmiş sürətlə irəliləyir.1. KOAH-ın xarakterik əlamətləri tənəffüs yollarının və qaz mübadiləsi bölgələrinin xroniki, öz-özünə davam edən iltihabı, emfizemaya səbəb olan qaz mübadiləsi toxumasının itirilməsi və nəfəs darlığının artmasına səbəb olan kiçik tənəffüs yollarının çökməsidir. Xəstəliyin inkişafını dayandırmaq üçün heç bir səbəbli müalicə yoxdur. Mövcud terapevtik silahlar muskarinik antaqonistlər və β-adrenergik reseptor agonistləri kimi bronxodilatatorlardan, inhalyasiya və oral steroidlər və fosfodiesteraza-4 inhibitorları daxil olmaqla iltihabəleyhinə preparatlardan və havanın tutulmasını aradan qaldırmaq üçün müdaxilə və ya cərrahi prosedurlardan ibarətdir. Bu müalicələr nəfəs darlığı və məşqə qarşı dözümsüzlük kimi simptomları yaxşılaşdırır və xəstəliyin alovlanma tezliyini azalda bilər, lakin onların təsirləri çox vaxt çox məhdud olur.

KOAH-da siqaretin dayandırılmasına baxmayaraq davam edən iltihab və toxumaların məhv edilməsi ən azı qismən hüceyrə yaşlanması və SASP-nin təsiri ilə izah edilə bilən maraqlı bir tapıntıdır. Oksidləşdirici stress KOAH patogenezinin əlamətidir və DNT-nin ikiqat zəncirinin qırılmasına güclü təsir göstərir, hüceyrə qocalmasına gətirib çıxarır və KOAH-da ağciyər hüceyrələrinin vaxtından əvvəl qocalması ilə bağlı fərziyyəni gücləndirir.

Yaşlanma KOAH-ın inkişafına təsir göstərir və eyni zamanda KOAH-ın ağciyər toxumasının vaxtından əvvəl qocalması xəstəliyi olduğu bildirilmişdir (7, 56). "Yaşlanma" həyatın müəyyən bir dövründən (reproduktiv yaş) sonra toxuma homeostazının mütərəqqi azalmasıdır. Yaşlanma xəstəliklərə qarşı həssaslığın artmasına gətirib çıxarır və davamlı oksidləşdirici stress (vaxtından əvvəl qocalma) və ya telomerlərin qısalması (replikativ qocalma) nəticəsində təkrarlanan işlənmə nəticəsində DNT zədələnməsi nəticəsində orqanların sıradan çıxmasına səbəb olur. Siqaret tüstüsü və ya digər çirkləndiricilər kimi ətraf mühitin stresi oksidləşdirici stress vasitəsilə ağciyər hüceyrələrinin qocalmasını sürətləndirə bilər və bununla da bəzi xəstələrdə KOAH-ın sürətlənməsinə səbəb ola bilər. Siqaret çəkənlərin yalnız 25%-nin KOAH inkişaf etdirməsi təəccüblü faktdır ki, infeksiyalar tərəfindən əlavə “vuruşlara” və genetik dəyişkənliyə və xəstəliyə meylliliyə işarə edir. Müxtəlif uzunluqlarda telomerik DNT-yə malik insanların xəstəliyə qarşı dəyişkən həssaslığa səbəb ola biləcəyi də irəli sürülüb (57).

Siqaret çəkmənin ağciyərlərdə vaxtından əvvəl hüceyrə qocalmasına səbəb olduğu bildirilir. In vitro insan ağciyər epitel hüceyrələrinin siqaret tüstüsü ekstraktına məruz qalması hüceyrə qocalmasının markeri olan qocalma ilə əlaqəli β-qalaktosidazanın artan ifadəsi ilə nəticələnir (8). Amfizemli xəstələrin mədəni ağciyər fibroblastları qocalma ilə əlaqəli β-qalaktosidazanın artan ifadəsini və azalma proliferativ qabiliyyətini göstərir. in vitro sağlam siqaret çəkənlərlə müqayisədə (58, 59).

Siqaret çəkmə yaşa bağlı bir sıra sağlamlıq pozğunluqlarında mühüm risk faktoru hesab edilir. Siqaret çəkmə artan sistemik iltihab və oksidləşdirici stress ilə əlaqələndirilir (60). Bu, həmçinin KOAH-ın ekstrapulmoner təzahürlərinə əzələ zəifləməsi, ürək-damar xəstəlikləri və ya osteoporozun daxil ola biləcəyi qənaətini dəstəkləyir (61). Bu təzahürlər həm də qocalmanın ümumi xüsusiyyətləridir (62). Yaşlı fərdlər (60 yaşdan yuxarı) tütün tüstüsünə məruz qalma tarixlərindən asılı olmayaraq gənc qruplara nisbətən daha yüksək KOAH xəstəliyinə malikdirlər. Yaşlanan ağciyər normal olaraq qaz mübadiləsi səthinin itirilməsi və periferik tənəffüs yolları üçün alveolyar əlavələrin dəstəyi ilə distal hava boşluğunun proqressiv genişlənməsini göstərir (63). Yaşlı sağlam insanlarda ağciyər funksiyası normal olaraq azalır, lakin KOAH olan xəstələrdə sürətlənir (64). Ağciyər funksiyasının azalmasının əsas mümkün səbəblərindən biri də yaşla əlaqəli olan elastin lifinin parçalanması ola bilər (64, 65). Ağciyərdəki struktur dəyişikliklərinin tütünçəkmənin səbəb olduğu amfizemdən (65) fərqli olaraq, dağıdıcı olmadığı düşünülsə də, onların funksional nəticələri var, nəticədə ağciyərlərin elastik geri çəkilməsi itkisi və qalıq həcminin və funksional qalıqların artması ilə nəticələnir. ağciyərlərin tutumu və ya həddindən artıq şişməsi. Elastin liflərinin bu itkisi dəridə yaşlanma ilə baş verənə bənzəyir, elastiklik itkisi və dərinin qırışması ilə nəticələnir ki, bu da siqaret çəkmə ilə gücləndirilir (66). Dərinin qırışma dərəcəsi CT taraması ilə amfizemin kəmiyyət ölçüləri ilə əlaqələndirilir (67). Beləliklə, siqaret çəkmək ağciyərlərdə və sistematik olaraq dəridə elastolizə səbəb olur (68), siqaret tüstüsünün qocalma prosesini sürətləndirə biləcəyini göstərir (69).

KOAH olan xəstələrdə başqaları ilə birlikdə müxtəlif iltihab molekullarının əhəmiyyətli dərəcədə artması müşahidə olunur ki, biz onları birlikdə "KOAH ilə əlaqəli ifrazat fenotipi" (CASP) adlandırırıq. CASP KOAH üçün spesifik deyil və digər ağciyər xəstəliklərində mövcud ola biləcək amillərlə üst-üstə düşür. Oksidləşdiricilərə artan məruz qalma və/yaxud antioksidant imkanlarının azalması bir çox xəstəliklərin mərkəzi xüsusiyyəti kimi geniş şəkildə tanınır (70, 71). Bir çox sübut KOAH-ı oksidləşdirici stressin artması ilə əlaqələndirir (72, 73). Bundan əlavə, SİPS-in KOAH-da böyük rol oynadığı irəli sürülür (74).

Qocalıq və KOAH arasındakı əlaqə onların hər birinin oksidləşdirici stressin nəticəsi olmasından irəli gəlir. Siqaret tüstüsü/zərərli qazın təsiri ilə oksidləşdirici stress alveolyar hüceyrələrdə davamlı DNT zədələnməsinə səbəb ola bilər ki, bu da vaxtından əvvəl ağciyər qocalmasına səbəb ola bilər. Davamlı DNT zədələnməsi ilə vasitəçilik edilən qocalıq sekretor fenotipə gətirib çıxarır (Şəkil 1). Qocalıq və KOAH onlarla əlaqəli görkəmli sekretor fenotiplərə malikdir. Bu amillərin KOAH olan xəstələrdə yüksək səviyyədə tənzimləndiyi və SASP ilə açıq bir oxşarlıq göstərdiyi bildirilmişdir ki, bu da ikisi arasında güclü əlaqə olduğunu göstərir.

Aşağıda qocalma və KOAH-ın sekretor fenotipləri arasında təəccüblü oxşarlıqları nəzərdən keçiririk. Ümumiləşdirilmiş versiya Cədvəl 1-də verilmişdir.

Cədvəl 1. Yaşlanma ilə əlaqəli sekretor fenotipi və xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi ilə əlaqəli sekretor fenotipinin müqayisəsi

İxtisarların tərifi: bFGF, əsas fibroblast böyümə faktoru KOAH, xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi EGF, endotel böyümə faktoru EGF-R, endotelial böyümə faktoru GM-CSF, qranulosit makrofaq koloniyasını stimullaşdıran amil GRO, böyümə ilə əlaqəli onkogen ICAM, hüceyrələrarası yapışma molekulu, insulin-IGF böyümə faktorunu bağlayan zülal MCP, monosit kemoatraktan zülal MIF, makrofaqların miqrasiyasını inhibə edən amil MIP, makrofaqların iltihabi zülalı MMP, matriks metalloproteinaz OPG, osteoprotegerin PAI, plazminogen aktivator inhibitoru PGE2, prostaqlandin E2 SASP, qocalmış sekresiya qıcıqlanmaları amil reseptor TRAIL, şiş nekrozu faktoru ilə əlaqəli apoptoza səbəb olan liqand uPAR, urokinaz tipli plazminogen aktivator reseptoru VEGF, damar endotelial böyümə faktoru.

*Oxlar ifraz olunan molekulun səviyyəsinin artmasını göstərir.

IL-1, IL-6, IL-8 (CXCL-8), GROα, GROβ və GROγ-nın insan fibroblastlarında və prostat epitelinin qocalma hüceyrələrində (44) yuxarı tənzimləndiyi və KOAH-da yuxarı tənzimləndiyi göstərilmişdir (44). 75, 76). MCP-2, makrofaq iltihablı protein-1α və MIP-3α səviyyələri qocalmış hüceyrələrdə artır (44, 49). Bənzər şəkildə KOAH-da MCP-1 və IL-8 bəlğəmdə artdı, kəskinləşmələr zamanı daha da artdı, bronxiol epitelində həddindən artıq ekspressiya edildi və makrofaqların və mast hüceyrələrinin tənəffüs yolu epitelinə cəlb edilməsində iştirak etdi (77, 78).

Endotelial böyümə faktorları, əsas fibroblast böyümə faktoru, damar endotelinin böyümə faktoru və angiogenin kimi böyümə faktorlarının qocalmış hüceyrələrin hüceyrə mədəniyyəti mühitində və KOAH xəstələrinin tənəffüs yolu toxuması və epitel hüceyrələrində əhəmiyyətli dərəcədə tənzimləndiyi göstərilmişdir. 79, 80). İnsulinə bənzər böyümə faktoru (IGF)/IGF reseptoru SASP cavabında böyük rola malikdir. Yaşlı endotel, epitel və fibroblast hüceyrələri IGFBP-2, -3, -4, -5 və -6 daxil olmaqla, demək olar ki, bütün IGFBP-lərin yüksək səviyyələrini ifadə edir (44, 49, 81, 82). Amfizemli xəstələrin ağciyər fibroblastları da IGFBP-3 və IGFBP ilə əlaqəli protein-1 (58) tənzimləməsini artırdı.GM-CSF və G-CSF daxil olmaqla koloniya stimullaşdırıcı amillər (CSF) qocalmış fibroblastlar tərəfindən yüksək səviyyədə ifraz olunur (44) və BAL mayesində GM-CSF konsentrasiyasının sabit KOAH zamanı artdığı və daha da artdığı aşkar edilmişdir. kəskinləşmələr zamanı yüksəlir (83).

Yaşlı hüceyrələr həll olunan siqnal sitokinləri və böyümə faktorlarına əlavə olaraq bir neçə proteaz ifraz edirlər. Əsas proteazlar matrix metalloproteinazalardır (MMP). MMP-lər hüceyrədənkənar matris komponentlərinin məhvini tənzimləyən sinkdən asılı proteinazların böyük bir ailəsidir (84). İnsan və siçan fibroblastlarında replikativ və ya stress səbəb olduğu qocalmada ardıcıl olaraq yuxarı tənzimlənən MMP ailə üzvləri stromelizin-1 və -2 (müvafiq olaraq MMP-3 və -10) və kollagenaz-1 (MMP-1)-dir (85). –89). Eynilə, KOAH-da amfizemli xəstələrdə BAL konsentrasiyasında və MMP-1 (kollagenaza) və MMP-9 (jelatinaza B) makrofaq ifadələrində artım müşahidə olunur (90-92). Normal siqaret çəkənlərin alveolyar makrofaqları normal subyektlərdən (93) daha çox MMP-9 ifadə edir və KOAH (94) olan xəstələrin hüceyrələrində daha da artım müşahidə olunur, bu da gücləndirilmiş elastolitik fəaliyyət göstərir (95). MMP-9 və MMP-9-un TIMP-1 nisbəti KOAH xəstələrinin induksiya olunmuş bəlğəmində artır (96, 97). MMP-8 və MMP-9 yalnız ifraz olunmuş fermentlər kimi fəaliyyət göstərmir, həm də elastolitik fəaliyyət göstərdikləri hüceyrələrə bağlanır.

SASP-də mövcud olan başqa bir proteaz ailəsi serin proteazları və plazminogen aktivləşdirmə yolunun tənzimləyicilərindən ibarətdir. Bu ailənin üzvlərinə urokinaz və ya toxuma tipli plazminogen aktivatorları (uPA və ya tPA müvafiq olaraq), uPA reseptoru (uPAR) və bu serin proteazların inhibitorları (PAI-1 və -2) daxildir (49, 98). Həqiqətən də, qocalmış endotel hüceyrələrində, ağciyər və dəri fibroblastlarında plazminogen aktivləşdirici aktivliyin 50 dəfədən çox artması bildirilmişdir (49, 99, 100). PAI-1 yaşlı donorların fibroblastlarında və endotel hüceyrələrində də yüksək səviyyədə tənzimlənir (49, 101-103). KOAH olan xəstələrin induksiya olunmuş bəlğəmində nəzarət subyektləri ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə artmış u-PAR, PAI-1 və IL-8 olduğu göstərilmişdir (104).

Dökülən reseptorlara ICAM-1, ICAM-3, osteoprotegerin, TRAIL-R3, sTNFR1, Fas, STNFR2, uPAR və endotelial böyümə faktoru-R daxildir ki, bunlar da qocalmış fibroblastların hüceyrədənkənar mühitində yüksək səviyyədə mövcuddur. KOAH-da yuxarı tənzimlənir (105-107). Əslində, bəlğəmdəki osteoprotegerin KOAH-da potensial biomarkerdir (108).

Qocalma zamanı tənzimlənən hormonlara prostaqlandin (PG)E2 (109) və PGE2 və digər prostaqlandinlərin istehsalından məsul olan Cox-2 fermenti daxildir. Bunlar avtokrin və ya parakrin şəkildə hərəkət edir. Eynilə, KOAH olan xəstələrin tənəffüsündə PGE2 konsentrasiyasının əhəmiyyətli dərəcədə artdığı bildirilmişdir (110). Bu, çox güman ki, alveolyar makrofaqlarda ifadə olunan siklooksigenaza (COX)-2-dən qaynaqlanır (111). Normal nəzarət subyektləri ilə müqayisədə KOAH xəstələrinin alveolyar makrofaqlarında COX-2 ifadəsinin artması da var (112).

Fibronektin birləşdirici toxumada, hüceyrə səthlərində, plazma və digər bədən mayelərində olan böyük, çoxdomenli qlikoproteindir. Hüceyrə səthinin reseptorları, sitoskeletonun komponentləri və digər hüceyrədənkənar matris molekulları da daxil olmaqla müxtəlif makromolekullarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Hüceyrə səthi reseptorları, ilk növbədə inteqrinlər ilə qarşılıqlı əlaqəsi sayəsində fibronektin hüceyrənin yapışmasına, sağ qalmasına, böyüməsinə və miqrasiyasına təsir göstərə bilər. Fibronektin istehsalı vaxtından əvvəl qocalmış Verner sindromu fibroblastlarında yüksək səviyyədə tənzimlənir (113). Üstəlik, mədəniyyətdə qocalma keçirən hüceyrələr və in vivo (114) fibronektin ifadəsini artırır. Əvvəlki tədqiqatların məlumatları KOAH-da fibronektin də daxil olmaqla hüceyrədənkənar matriks molekullarının oxşar profilini təklif edir (115).

Yaşlanan hüceyrələrin induksiya olunan azot oksid sintaza, endotelial azot oksid sintaza və superoksid-dismutaz fəaliyyətlərindəki dəyişikliklərə görə azot oksidi və ROS buraxdığı göstərilmişdir (49, 116-120). Bu reaktiv molekullar monositlərin diferensiasiyası kimi hüceyrə fenotipinin məlum modulyatorlarıdır. Bundan əlavə, bu molekullar xərçəng hüceyrələrinin aqressivliyini artıra bilər və qocalmanı və yaşa bağlı degenerasiyanı təşviq edə bilər (121, 122). Eynilə, KOAH xəstələrinin tənəffüs yollarında aktivləşən iltihablı və struktur hüceyrələr də neytrofillər, eozinofillər, makrofaqlar və epitel hüceyrələri də daxil olmaqla ROS istehsal edir (123). Superoksid anionları (O2· - ) NADPH oksidaz tərəfindən əmələ gəlir və bu hidrogen peroksidə (H) çevrilir.2O2) superoksid dismutazlar tərəfindən. H2O2 sonra katalaza ilə suya parçalanır. O2· - və H2O2 sərbəst dəmirin iştirakı ilə yüksək reaktiv hidroksil radikalını (·OH) əmələ gətirə bilər. O2· - həmçinin NO ilə birləşərək peroksinitrit əmələ gətirə bilər ki, bu da ·OH (124) əmələ gətirir. Ağciyər zülallarının nitrosilasiyası və oksidləşməsi KOAH və amfizemdə əlamətdar tapıntıdır. Genetik ablasyon və induksiya olunan NOS-un farmakoloji inhibisyonu siçanlarda siqaret tüstüsünün səbəb olduğu amfizemin qarşısını aldı və geri qaytardı (125).

SASP-də və KOAH-da yuxarı tənzimlənən amillər arasında yaxından müqayisə onların arasındakı təəccüblü oxşarlığa diqqət çəkir. Beləliklə, SASP-nin induksiya oluna biləcəyi molekulyar mexanizm KOAH patogenezi və inkişafını başa düşmək üçün maraqlıdır. Göstərilmişdir ki, DDR master tənzimləyicisinin ATM-nin sıxışdırılması davamlı DNT zədələnməsi nəticəsində yaranan SASP-nin inhibəsinə səbəb ola bilər (10). ATM inhibitorları əhəmiyyətli DNT zədəsi olan hüceyrələrin hüceyrə dövrünün dayandırılmasını ləğv edə bilər və hüceyrələri mitotik böhrana və ölümə sürükləməklə kemoterapiya və ya radiasiyaya həssaslığı artıra bilər. Bu cür maddələr xərçəngin müalicəsi üçün klinik tədqiqatlarda araşdırılır. ATM-nin modulyasiyası KOAH olan xəstələrdə klinik istifadə edilə bilər. DDR-yə töhfə verən amillərin rolu KOAH-ın altında yatan molekulyar mexanizmləri başa düşmək üçün xüsusi maraq doğura bilər. Qocalma, SASP, davamlı iltihab və DNT zədələnməsinin ehtimal olunan müsbət əks əlaqə dövrəsini idarə edən mexanizmlər KOAH patogenezinin əsasını təşkil edə bilər. DDR yollarını hədəf alaraq SASP-nin müxtəlif zərərli faktorlarının terapevtik modulyasiyası araşdırmaya layiq görünür. DDR markerlərinin qiymətləndirilməsi də xəstəliyin irəliləməsi üçün proqnostik dəyər ola bilər.

Sirtuinləri tənzimlədiyi bilinən qırmızı şərab molekulu olan resveratrol, oksidləşdirici stress müqavimətini, DNT təmirini və iltihabı idarə etdiyi düşünülən mühüm yaşlanma əleyhinə molekuldur (126). Bundan əlavə, Sirt-1-in vaxtından əvvəl qocalmanı azaltmaqla amfizemadan qoruduğu və Foxo3 tərəfindən tənzimləndiyi göstərilmişdir (127). KOAH olan xəstələrdən qan çıxıntılı endotel hüceyrələrinin SIRT1 aktivatoru (resveratrol) ilə müalicəsi qocalmış fenotipi xilas etdi (128). Resveratroldan daha güclü SIRT1 spesifik aktivator hazırlanıb və bu yaxınlarda diabetin müalicəsi kimi araşdırılıb (129). Eynilə, qocalma əleyhinə molekulların sayı müəyyən edilmişdir və KOAH olan xəstələrdə bu molekulların qiymətləndirilməsi KOAH-ın müalicəsi üçün bir neçə yeni molekulyar hədəfi müəyyən edə bilər.

SASP cavabını hədəfləyə bilən molekullar KOAH zamanı kəskinləşmələrə nəzarət etməkdə faydalı ola bilər. Göstərilmişdir ki, qlükokortikoidlər qocalma ilə əlaqəli sekretor fenotipin seçilmiş komponentlərini sıxışdırır (130) və bu, KOAH olan xəstələrə tətbiq edildikdə qlükokortikoidlərin necə hərəkət edə biləcəyini izah edə bilər. Göstərilmişdir ki, COX inhibitorları KOAH fibroblastlarında qocalmanı və əlaqəli iltihabı aradan qaldırır (131). Bununla birlikdə, apoptoz kimi, hüceyrə qocalması siçanlarda və insanlarda şişin bastırılmasında mühüm rol oynayır. in vivo (34). Beləliklə, qocalmanın qarşısını alır özbaşına ideal strategiya olmaz, çünki qocalmanın qarşısını almaq xərçəngə səbəb ola bilər. Potensial təhqirlərə məruz qaldıqda qocalma və ya apoptoza məruz qalması üçün hüceyrə taleyini təyin edən mexanizmləri həll etmək vacibdir. Həll edilməli olan vacib suallar qocalma reaksiyasına aparan yollar, qocalmanı apoptozdan ayıran əsas siqnal və qocalmış hüceyrələrin toxuma mühitindən çıxarılmasının KOAH-da SASP-nin zərərli təsirini azaltmaq üçün bir yol ola biləcəyidir.

KOAH ilə qocalmanın səbəb olduğu SASP və ağciyər hüceyrələrinin sekretor fenotipinin birbaşa müqayisəsi üçün daha çox tədqiqata ehtiyac var. DNT zədələnməsinin hüceyrəni qocalmış vəziyyətə gətirdiyi zaman və SASP-nin necə aktivləşdiyinə dair molekulyar qərarın verilməsinin aydınlaşdırılması KOAH olan xəstələrdə toxuma məhvinin səbəbli müalicəsi üçün yeni hədəflər əldə edə bilər. Qocalma zədələnmiş toxumaların hüceyrə bölünməsi ilə şiş hüceyrələri yaratmadan strukturunu və funksiyasını qorumaq üçün vacib hüceyrə vəziyyəti olduğundan, qocalmaya müdaxilə etmədən SASP-nin inhibə edilməsi əsas məqsəd olardı.


Giriş

Yarpaqların qocalması genetik olaraq proqramlaşdırılmış inkişaf prosesidir

Yaşlanma orqanizmin böyüməsi və inkişafı ilə bağlı dəyişikliklər kimi müəyyən edilir, qocalıq isə tez-tez qocalmanın pisləşməsinə təsir edir. Bu iki termin, ilk növbədə, ömür və uzunömürlülük ilə açıq daxili əlaqələri, həmçinin gənclik fəvvarəsini axtarmaq istəyi sayəsində heyvan və insan sağlamlığı araşdırmalarından hazırlanmışdır. Bitkilər bir neçə həftədən minilliklərə qədər müxtəlif ömürlər göstərir. Məsələn, yaz, alaq otları və səhra efemerləri də daxil olmaqla qısa ömürlü bitkilər həyat dövrünü bir neçə həftəyə başa vura bilirlər, lakin hazırda ən qədim canlı orqanizm kimi tanınan tüklü şam ağacının ömrünün 5000 ildən çox olduğu təxmin edilir. və aseksual çoxalma yolu ilə yayılan bəzi klonal bitkilərin 10.000 ildən çox ömrü var (Lanner 2002 Thomas 2002). Bitkilər də qocalma sürətinə görə çox fərqlidirlər. Monokarpik bitkilər tək bir reproduktiv dövrdən sonra kəskin qocalmağa məruz qalır, lakin uzun ömürlü ağaclar üçün qocalma demək olar ki, əhəmiyyətsizdir (Lanner və Connor 2001). Bu müşahidələr göstərir ki, həm heyvanlar, həm də bitkilər hüceyrə və molekulyar genetik səviyyələrdə oxşar ola biləcək həyat müddətinə və qocalmasına nəzarət edən genetik proqramlara malikdirlər (Jing et al. 2003).

Bununla belə, bitkilər heyvanlardan bir sıra fundamental həyat xüsusiyyətlərinə və sağ qalma strategiyalarına görə fərqlənir ki, bu da bitki tədqiqatlarında müxtəlif mənalar verən “qocalma” və xüsusilə də “qocalma” terminlərini özündə cəmləşdirir. Bitkilər embriogenez zamanı bədən planlarını tərtib etməkdə xüsusilə "səbəbkardır" və kök və tumurcuq uclarında yerləşən meristematik kök hüceyrələr post-embrion həyat boyu demək olar ki, bütün struktur və orqanları çoxalda və yarada bilər. Bundan əlavə, bitkilər heyvanlardan modul böyümə ilə fərqlənir və yarpaqlar, tumurcuqlar və köklər kimi ayrı-ayrı orqanlar bütün bitkinin sağ qalması üçün modul və əvəzsizdir. Heyvanlarda və insanlarda orqanın (məsələn, qaraciyər, mədə və ya beyin) xarab olması, işləməməsi və ölümü son nəticədə heyvanın və ya insanın ölümünə səbəb olur, bitkilərdə isə orqanın sökülməsi yeni orqanların və/və ya bütün bitkinin böyüməsini və inkişafını dəstəkləmək. Bitkiləri heyvanlardan fərqləndirən başqa bir xüsusiyyət də hüceyrənin və orqanın ölümü ilə bütün orqanizmin ölümündən ayrılmamasıdır. Bu mənada, bitkilərdə qocalma sadəcə qocalmanın “aşınması” deyil, toxuma və orqanın ölümünə səbəb olan genetik olaraq yaxşı proqramlaşdırılmış bir proses deməkdir.

Yarpaqların qocalması yarpaq inkişafının son mərhələsidir. Yarpaqların qocalması fenomeni yerin görünüşünü kosmosdan dəyişdirmək üçün qlobal miqyasda baş verə bilən yarpaqlı ağaclarda və dənli bitkilərin yayın sonunda və payızda yetişməsində möhtəşəm rəng dəyişiklikləri ilə qiymətləndirilə bilər. Birillik bitkilərdə yarpaq qocalması bütün bitkinin ölümü ilə sıx bağlıdır (monokarpik qocalma), çoxilliklərdə isə yarpaq qocalması bitki ömrü boyu dəfələrlə baş verir. Yarpaq qocalmasının əhəmiyyəti çoxdan qəbul edilsə də, məhsulun genetik təkmilləşdirilməsi kontekstində yarpaq qocalmasına nəzarət edən genlərin və tənzimləyici şəbəkələrin sistematik şəkildə ayrılması hələ də yoxdur.

Bu icmalda biz əvvəlcə yarpaqların qocalması zamanı baş verən prosesləri və hadisələri təsvir edir və onun məhsul istehsalı ilə əlaqəsini təhlil edirik. Əlyazmanın çox hissəsi yarpaq qocalmasının hazırkı anlayışına həsr olunub və yarpaq qocalmasının başlanğıcını və gedişatını dəyişdirə bilən əsas tənzimləyici genlərə xüsusi diqqət yetirilir. Biz yarpağın funksionallığını yarpaq yaşının funksiyası kimi nəzərdən keçirməyi və məhsulun genetik yaxşılaşdırılması üçün yarpaq qocalmasının başlanğıcını və gedişatını idarə edən genlərin necə araşdırılacağını müzakirə etməyi təklif edirik.

Yaşlanma Sindromu: Yarpaqların qocalması qocalma ilə əlaqəli genlərin ifadəsində böyük dəyişikliklər tələb edir

Yarpağın inkişafının son mərhələsi olaraq qocalma hüceyrə strukturlarını degenerasiya etmək üçün özünü məhv edən proqramı aktivləşdirir və yarpağın qocalmış yarpaqda toplanmış qida maddələrini yenidən mobilləşdirərək bitkiyə son töhfəsini verməyə imkan verir. Yarpaqların qocalması zamanı morfoloji, fizioloji və molekulyar dəyişikliklərin məcmusu ümumiyyətlə qocalma sindromu adlanır və bu sindromda görünən rəng dəyişiklikləri, fotosintezin azalması, xloroplastların parçalanması, RNT-nin, zülalların və DNT-nin deqradasiyası kimi bir sıra əlamətlər vardır. , və makro-/mikro-molekulların bitkinin digər hissələrinə köçürülməsi, qocalmış yarpağın ölümünə səbəb olur (Bleecker and Patterson 1997 Ougham et al. 2008). Beləliklə, qida maddələrinin remobilizasiyası bitkilərdə qocalma proqramına təkamül mənasını verir (Bleecker 1998 Jing et al. 2003) və ümumiyyətlə təbii seçmə və təkamül hərəkətverici qüvvələrin (Kenyon 2010 Barzilai) olmadığı halda baş verdiyi hesab edilən heyvan qocalmasından fərqlənir. və başqaları 2012).

Qocalıq sindromu qida maddələrinin remobilizasiyası baxımından ən yaxşı şəkildə izah olunur (Bleecker 1998 Masclaux-Daubresse et al. 2008). Həqiqətən də, kütləvi biomolekulların və mikronutrientlərin qocalmış yarpaqlardan daşındığı sənədləşdirilmişdir (Himelblau and Amasino 2001 Masclaux-Daubresse et al. 2010). Bu anlayış xüsusilə yarpaq qocalması zamanı gen ifadəsi profili ilə dəstəklənir. Qocalıq sindromunun inkişafı ilə əlaqəli olaraq, qocalma ilə əlaqəli genlər (SAGs) yuxarı tənzimlənmiş ifadəni nümayiş etdirir. Yarpaqların qocalması zamanı diferensial ifadə profilləri nümayiş etdirən genlərin müəyyən edilməsi qocalma tədqiqatlarında əsas diqqət mərkəzində olmuşdur. İndiyə qədər, SAG İfadə profilinin yaradılması bir sıra bitkilərdə aparılmışdır, lakin genom üzrə məlumatlar yalnız bitkilərdə mövcuddur Ərəbidopsis və buna görə də burada analiz üçün istifadə olunur (Buchanan-Wollaston et al. 2003 Gepstein et al. 2003 Buchanan-Wollaston et al. 2005 Breeze et al. 2011). ifadəsi ümumiyyətlə qəbul edilir SAGs yarpaq qocalmasının başlanğıcını və inkişafını və induksiya şəraitinin təsirlərini izləmək üçün etibarlı molekulyar markerlər kimi xidmət edə bilər. SAG profilləşdirmə, gen ifadəsi səviyyəsində qocalma sindromunun kifayət qədər ardıcıl mənzərəsini təmin etdi. Burada bu araşdırmalardan öyrəndiklərimizi qısaca ümumiləşdiririk.

Yarpaq qocalmasının fərqli xüsusiyyətlərindən biri əsas anabolizmdən katabolizmə aydın metabolik keçiddir və qocalma yarpaqlarında yüksək ifadə olunan katabolik genlərin sayı anabolik genlərdən demək olar ki, iki dəfə çoxdur (Guo et al. 2004). Xloroplastlar fotosintetik hüceyrənin əsas hüceyrə orqanoidləridir və ümumi yarpaq azotunun 80%-ə qədəri xloroplastlarda saxlanılır, Rubisko (D-ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza) isə 50%-ə qədər həll olunan zülalları təmsil edir. Beləliklə, xloroplastın parçalanmasına və Rubisco və xlorofilin deqradasiyasına səmərəli şəkildə nail olmaq qida maddələrinin təkrar emalı üçün çox vacibdir. Son tapıntılar göstərir ki, zülal deqradasiyası xloroplastlarda başlanır və daha sonra vakuol proteinazlarla davam edir (Feller et al. 2008 Kato and Sakamoto 2010). Otofagiya mexanizmləri Rubisko ehtiva edən cisimlərin əmələ gəlməsi ilə Rubiskonu vakuola hədəfləyir və xloroplastın parçalanmasında mühüm rol oynayır (Ishida et al. 2008 Wada et al. 2009). Maraqlıdır ki, otofagiyanın bu funksiyası xloroplastın parçalanmasına səbəb olmur və yarpaq karbon statusundan asılıdır (Stettler et al. 2009 Izumi et al. 2010). Xlorofilin deqradasiyası qocalma zamanı başqa bir mərkəzi mövzudur və Feophorbide A Oxygenase (PAO) yolu ilə həyata keçirilir (Hortensteiner and Krautler 2011 Hortensteiner 2012). Bu zülal deqradasiya genləri ifadə səviyyələrinin üst siyahısındadır SAGs və bəzi zülalların hüceyrə davranışları ilə xarakterizə olunur. Məsələn, RD21, qocalma ilə əlaqəli proteaz, aktiv olmayan aqreqatlar kimi vakuolda qalır və C-terminal qranulin sahəsinin parçalanması ilə qocalma zamanı aktivləşir (Yamada et al. 2001). Bundan əlavə, qocalma ilə əlaqəli vakuolların (SAV) meydana gəlməsi, məsələn, proteolitik fermentləri ehtiva edir. SAG12, müşahidə edilmişdir (Otegui et al. 2005 Martinez et al. 2008).

Çox SAGABC daşıyıcıları, amin turşusu keçiriciliyi və kation mübadiləsi kimi kodlaşdırma daşıyıcıları da aktiv remobilizasiyanın göstəricisi olan qocalma ilə gücləndirilmiş ifadə nümayiş etdirir. Ümumilikdə, makromolekulların deqradasiyası və qida maddələrinin təkrar emalı ilə məşğul olan genlərin qocalmış yarpaqlarda ifadə olunan ümumi genlərin təxminən 9%-ni tutduğu göstərilmişdir və yalnız inkişaf etmiş ekspressiyaya malik olanlar təhlil edilərsə, bu faiz təxminən 20-30%-ə qədər yüksəlir (Gepstein). və başqaları 2003 Guo və başqaları 2004 Buchanan-Wollaston et al. 2005). Monosaxarid və vakuol üzvi kation daşıyıcıları bildirilsə də (Quirino et al. 2001 Frelet-Barrand et al. 2008) yarpaq qocalması zamanı daşıyıcıların davranışı üzərində məhdud tədqiqatlar aparılmışdır (Van der Graaff et al. 2006).

Yarpaqların qocalması zamanı hüceyrə redoks mexanizminin disfunksiyası stress və müdafiə ilə əlaqəli genlərin yüksək ifadəsinin tətikçisi olan reaktiv oksigen növlərinin (ROS) həddindən artıq istehsalı ilə nəticələnir. Beləliklə, qocalmış yarpaq hüceyrəsi stresli bir mühitdədir. Bu genlərin belə yüksək ifadə səviyyələrinin mümkün səbəblərindən biri oksidləşmiş zülal ara məhsullarını zərərsizləşdirmək və mitoxondriyanın və nüvənin funksionallığını təmin etməkdir (Guo və Crawford 2005 Sakuraba et al. 2012b). Alternativ olaraq, etilen, jasmonat və abscisic turşusu kimi stresslə əlaqəli hormonlar qocalma zamanı öz endogen səviyyələrini artırır, bu da öz növbəsində stresslə əlaqəli genlərin ifadəsini induksiya edir (Naabpour et al. 2003).Yaşlanan yarpaqlarda müdafiə ilə əlaqəli genlərin ifadəsinin yüksək səviyyədə tənzimləndiyi uzun müddət müşahidə olunsa da (bu, patogenin hücumu ilə tetiklenen və qocalma ilə əlaqəli hüceyrə ölümü arasında daxili əlaqə olduğunu göstərir), bunun nə üçün lazım olduğu hələ aydın deyil. bunu etmək üçün, çünki müdafiə zülallarının gücləndirilmiş ifadəsi resursları və enerjini qida maddələrinin təkrar emalından yayındıra bilər. Qida maddələrinin alınmasının müəyyən bir patogenin bitkilərə hücum etməsi üçün hərəkətverici qüvvə olduğunu nəzərə alsaq, müdafiə genlərinin gücləndirilmiş ifadəsi ilə təmin edilən sığınacaq qida maddələrinin remobilizasiyası üçün zəruri xərc ola bilər. Bundan əlavə, qocalmanın mənşəyi ilə bağlı bir nəzəriyyə, qocalmanın patogenlərin işğalına qarşı bir strategiya olaraq inkişaf etdiyini bildirir. Bu mənada müdafiə genlərinin gücləndirilmiş ifadəsi, sadəcə olaraq, qocalmaya paralel bitki müdafiə reaksiyalarının nəticəsi ola bilər.

üçün gücləndirilmiş transkripsiya müşahidə olunur SAGsiqnalizasiya və transkripsiya tənzimlənməsində iştirak edir. Müəyyən edilmiş komponentlər arasında reseptor kimi kinaz (Lee et al. 2011 Xu et al. 2011), MAP kinaz kaskadı (Zhou et al. 2009) və zülal-zülal qarşılıqlı təsirlərində olanlar (Vainonen et al. 2012). NAC (Guo and Gan 2006 Uauy et al. 2006 Kim et al. 2009 Yang et al. 2011 Lee et al. 2012a Zhang and Gan 2012), and Zhang and Gan 2012), və WRKY (Migrao) ehtiva edənlər də daxil olmaqla bir çox transkripsiya faktorları qocalma ilə əlaqəli model nümayiş etdirir. 2007 Zentgraf et al. 2010) və MYB (Warner et al. 2007 Guo and Gan 2011 Zhang et al. 2011) domenləri, qocalma üçün transkripsiya tənzimlənməsinin əhəmiyyətini göstərir. Bu tənzimləyici genlərin bir çoxu böyük gen ailələrinə aid olduğundan, onların müxtəlif böyümə və inkişaf proseslərində iştirak etdikləri və aralarında mürəkkəb qarşılıqlı təsirlərə malik olduqları göstərilmişdir və onların tənzimlənən hüceyrə quruluşundan məsul olan spesifik aşağı axın effektorlarını müəyyən etmək lazımdır. və qocalma zamanı biokimyəvi hadisələr.

Aydındır ki, daxili və xarici amillər müxtəlif siqnal yolları vasitəsilə yarpaq qocalmasına səbəb ola bilər (Lim et al. 2007). Bununla birlikdə, 27 müxtəlif qocalma-induksiya müalicəsinin gen ifadə profillərinin inkişaf yarpaq qocalması ilə son bioinformatik müqayisəsi, başlanğıcından sonra yarpaq qocalmasının icrası üçün ümumi yolların mövcud olduğunu göstərir (Guo və Gan 2012). Bu, ilkin induksiya siqnallarından asılı olmayaraq qocalma prosesini başa çatdırmaq üçün ümumi icra mexanizminin qorunduğunu göstərir. Ərəbidopsis. Bu əsas icra dəsti olub olmadığını araşdırmaq maraqlı olardı SAGs müxtəlif növlər arasında qorunur.

Birlikdə götürüldükdə, genom miqyasında transkripsiya profili yarpaq qocalması zamanı molekulyar hadisələrin vahid mənzərəsini təmin etdi və yarpaq qocalmasının bir çox katabolik yolları əhatə edən mürəkkəb proseslər olduğu barədə uzun müddətdir mövcud olan fikri daha da dəstəklədi. Təəssüf ki, digər növlər üçün yüksək rezolyusiyaya malik transkriptom məlumatları, xüsusən də əsas məhsullar üçün hələ də yoxdur. Next Generation Sequencing Technology və bioinformatika vasitələrinin inkişafı ilə mürəkkəb genomlu məhsullar üçün genişmiqyaslı profilləşdirmə aparmaq mümkündür. Önümüzdəki ildə sürətli bir genişlənməni gözləyirik SAG növlər arası müqayisəyə və fərqlilik və yaxınlaşmanın müəyyənləşdirilməsinə imkan verəcək məhsullar üçün profilli məlumatların SAGs.

Yarpaqların qocalması məhsul məhsuldarlığı, meyvələrin yetişməsi və biokütlə istehsalı ilə sıx bağlıdır.

Məhsul məhsuldarlığı iki karbon və azot mənbəyindən asılı olan taxılların taxılla doldurulması yolu ilə əldə edilir: fotosintetik aktiv yarpaqdan əmələ gələn və birbaşa taxıla daşınan fotoassimilyatlar və vegetativ toxumalardan remobilizasiya olunanlar (Yang və Zhang 2006). Hexaploid buğda kimi xırda dənli dənli bitkilərdə (Triticum aestivum) və düyü (Oryza sativa), antezdən əvvəl fotoassimilyatlar son taxıl çəkisinin 10%-40%-ni təşkil edir (Gebbing and Schnyder 1999 Yang and Zhang 2006). Yarpaqların qocalması taxılın son çəkisinə mənfi və müsbət təsir göstərə bilər. Çox vaxt daxili genetik amillərin və ya mənfi ətraf mühit dəyişikliklərinin səbəb olduğu yarpaq qocalmasının erkən baş verməsi fotosintezin azalmasına və erkən hüceyrə ölümünə səbəb olur və antezdən əvvəl fotoassimilyasiyaların tədarükünü məhdudlaşdırır (Gregersen et al. 2008). Reallıqda, yarpaqların vaxtından əvvəl qocalması və sonradan quraqlıq kimi sərt şərtlərin səbəb olduğu məhsulun ümumi itkisi tez-tez xəbər başlıqlarında yer alır (məsələn, bu il ABŞ-da Qarğıdalı Kəmərində şiddətli quraqlıq, http://www. washingtonpost.com/business/economy/). Hindistanın şimalında buğda artımının doqquz illik peyk ölçmələrindən istifadə edərək, 34 °C-dən çox temperatura məruz qaldıqdan sonra buğdanın qocalma sürətini izləmək üçün aparılan son modelləşdirmə işi həddindən artıq istidən qocalmanın statistik cəhətdən əhəmiyyətli sürətlənməsini göstərir (Lobell et al. 2012). Beləliklə, istiliyin səbəb olduğu yarpaqların qocalmasına qarşı artan dözümlülüklə damazlıq bitkilərin yetişdirilməsi gələcək məhsulun uğuru üçün ilkin şərtdir. Digər tərəfdən, son 50 ilin yetişdirmə səyləri ilə nümayiş etdirildiyi kimi, yarpaqların qocalmasının gecikdirilməsi və aktiv fotosintezin müddətinin uzadılması ani fotoassimilyasiya mənbəyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər və beləliklə də taxıl məhsuldarlığını artıra bilər (Richards 2000 Long et al. 2006) . Gecikmiş yarpaq qocalmasını nümayiş etdirən bir çox yaşıl sortların, Davies et al tərəfindən nəzərdən keçirildiyi kimi, daha çox kök böyüməsini təşviq etmək, əlavə karbon təmin etmək və antez və ipəkləmə arasındakı intervalları qısaltmaq da daxil olmaqla, çoxsaylı faydalı təsirlərə malik olduğu göstərilmişdir. (2011) . Beləliklə, yarpaqların qocalmasının başlama vaxtı məhsulun məhsuldarlığı üçün vacibdir.

Yarpaq qocalmasının sürəti və ya irəliləməsi, antezdən sonrakı fotoassimilyasiyaların remobilizasiyasına nəzarət etməklə məhsul məhsuldarlığı üçün də vacibdir (Thomas and Howarth 2000 Himelblau and Amasino 2001). Bu, azotun qəbulunu, assimilyasiyasını, köçürülməsini və remobilizasiyasını əhatə edən azotdan istifadənin səmərəliliyində ən yaxşı nümunədir (Hirel et al. 2001 Hortensteiner and Feller 2002 Hirel et al. 2007). Azotun mövcudluğu demək olar ki, həmişə bitki böyüməsini məhdudlaşdırdığından, azotun səmərəli istifadəsi bitkinin həyat dövrü üçün vacibdir. Taxıl məhsuldarlığı toxumun yetişməsi zamanı antezdən əvvəl azotun qəbuluna və antezdən sonra remobilizasiyaya əsaslanır (Masclaux-Daubresse et al. 2008). Arpa, buğda və düyüdə azotun 90%-ə qədəri vegetativ bitki hissələrindən taxıla remobilizasiya olunur, qarğıdalıda isə taxıl azotunun 35%-55%-i antezdən sonra torpağın udulmasından əldə edilir (Hirel et al. 2007 Gregersen et al. 2008). Yarpaq qocalmasının başlanğıcı ilə azotdan istifadənin səmərəliliyi arasında mürəkkəb əlaqə mövcuddur (Chardon et al. 2010 Masclaux-Daubresse et al. 2010 Masclaux-Daubresse and Chardon 2011). Yaşıl qalma xüsusiyyəti məhsul məhsuldarlığını artıra bilər, lakin əlverişsiz olaraq uzun müddətli gecikmiş yarpaq qocalması aşağı taxıl doldurma dərəcəsi, aşağı azot istifadə səmərəliliyi və aşağı taxıl protein tərkibi ilə nəticələnir və bu da yaşıllıq əlamətinin yetişdirilməsi üçün dilemma yaradır ( Mi. və başqaları 2002 Gong və başqaları 2005). Yarpaq qocalmasının gecikdirilməsinin taxıl məhsuldarlığına və taxıl zülalının konsentrasiyasına təsiri antezdən sonrakı dövrdə azotun mövcudluğundan asılıdır (Bogard et al. 2011). Beləliklə, antezdən sonra yarpaq qocalması ciddi genetik və idarəetmə nəzarəti altında olmalıdır.

Meyvələrin yetişməsi və məhsul yığımından sonra saxlanması bitki qocalmasının vacib aspektləridir və məhsuldan sonrakı tərəvəzlərin yetişmə vaxtının tənzimlənməsi və saxlama müddətinin uzadılmasına əsas tənzimləyici genlərin nəzarəti ilə nail olmaq olar (Causier et al. 2002 Klee 2010). Xüsusi bioyanacaq bitkilərinin yetişdirilməsi ilə bağlı son narahatlıqlar biokütlə istehsalı üzrə tədqiqatları stimullaşdırmışdır. Qarğıdalıda göstərilmişdir ki, yarpaq qocalmasının gecikdirilməsi yeni hibridlərdə ümumi biokütlənin artırılması üçün əsas komponentdir (Richards 2000) və qocalma mövsümi böyümə ilə sinxronlaşdırılarsa, bioyanacaq üçün biokütlə istehsalı ağac bitkilərində maksimuma çatdırıla bilər (Cekson 2009) . Sorgum və bir çox digər otlar yüksək potensiala malik gələcək bioyanacaq bitkiləri hesab olunur (Byrt et al. 2011 Calvino and Messing 2012) və yarpaq qocalmasının idarə edilməsi yüksək biokütlə əldə etmək üçün çox vacibdir (Robson et al. 2012). Sorghumda yaşıl qalma xüsusiyyəti yüksək biokütlə və yüksək gövdə şəkərinə nail olmaq üçün çiçəkləmə sonrası quraqlığa tolerantlıqla sıx bağlıdır (Harris et al. 2007).

Cəmiyyətin tələbləri, məhsul növlərinin rollarının qida mənbələri kimi ənənəvi istifadəsindən kənar tətbiqlərə genişləndirilməsini tələb edir, məsələn, bioyanacaq mənbələri üçün bitkilərin inkişafı və bitkilərin əczaçılıq komponentləri və peyvəndlər istehsal edən fabrikə çevrilməsi (Lossl and Waheed 2011). Beləliklə, yarpaqların qocalmasının başa düşülməsi dəyişən qlobal iqlim və paralel əhalinin artımı şəraitində dünyanın qida və enerji təchizatını təmin etmək üçün bitki həyat dövründə qocalmanı manipulyasiya etmək üçün zəruri addımdır. Aşağıdakı bölmə yarpaq qocalmasının tənzimlənməsində gen hərəkətini göstərmək üçün genetik çərçivənin müzakirəsinə həsr edilmişdir.

Yarpaqların qocalmasının başlanğıcı və irəliləməsi: məhsulun yaxşılaşdırılması üçün maraq genlərini müəyyən etmək üçün genetik çərçivə

Əvvəlki hissədə işarə edildiyi kimi, bir yarpağın bitkinin həyat dövrünə verdiyi töhfə ikiqatdır. Hər şeydən əvvəl, əsas fiziki platforma olaraq, fotosintetik aktiv yarpaq bitkinin digər hissələrinin, o cümlədən reproduktiv strukturların böyüməsini və inkişafını dəstəkləmək üçün vacib fotoassimilyasiyaları təmin edir. İkincisi, ölən yarpaqda yığılmış qida maddələri qocalma proqramı vasitəsilə yenidən mobilizasiya edilir. Aydındır ki, yarpağın töhfəsini maksimuma çatdırmaq ya xalis fotosintetik fotoassimilyasiyaları artırmaqla, ya da qida maddələrinin remobilizasiya mexanizmlərinin səmərəliliyini artırmaqla əldə edilə bilər. Yarpaq yaşı və ya yarpağın inkişaf mərhələləri bu iki funksiyanın əsas təyinediciləridir. İnkişaf proqramı olaraq, yarpaq qocalması yarpaq yaşı ilə idarə olunur və hər iki funksiyaya təsir göstərə bilər. Beləliklə, məhsulun genetik yaxşılaşdırılması üçün maraq doğuran genləri müəyyən etmək üçün yarpaq qocalmasının inkişafa nəzarətini tədqiq etmək vacibdir.

Biz yarpağın funksionallığına yarpaq yaşının funksiyası kimi baxmağı təklif edirik. Burada yarpağın funksionallığı onun fotosintez etmək və reproduktiv strukturlara, yeni böyümə nöqtələrinə və saxlama orqanlarına xalis fotoassimilyasiya təmin etmək qabiliyyəti kimi müəyyən edilir. Şəkil 1A-da göstərildiyi kimi, yarpağın qocalması ilə yarpağın funksionallığı dəyişir və yarpağın həyat dövrü üç müxtəlif mərhələyə bölünür: erkən böyümə mərhələsində funksionallığın artırılması mərhələsi, tam funksionallıq mərhələsi və qocalma və yaşlanma funksionallığın azalması mərhələsi. Birinci mərhələdə yarpaq primordiyasının əmələ gəlməsi ilə başlayaraq, tam yetkinliyə çatmaq üçün sürətli hüceyrə bölünməsi və genişlənməsi baş verir. Bu ilkin böyümə mərhələsində fotosintetik fəaliyyətlər tədricən əldə edilir və fotoassimilyasiyaların çoxu (yarpağın fotosintetik fəaliyyəti nəticəsində əmələ gəlir və ya digər yarpaqlardan gətirilir) yarpaq gövdəsinin özünü və deməli, yarpağın funksionallığını yaratmaq üçün istifadə olunur. yəni tor fotoassimilyasiya edir, getdikcə artır. İkinci faza yarpağın fotosintetik olaraq tam funksional olduğu və çoxalmanın inkişafı üçün davamlı olaraq xalis fotoassimilyasiya təmin etdiyi mərhələdir. Üçüncü fazanın sonrakı mərhələsində yarpaq qocalmasının başlamasından sonra yarpağın funksionallığı azalır.

Yarpağın yaşı ilə yarpaq funksionallığında dəyişikliklər və yarpağın həyatı boyunca əlaqəli hadisələr və gen hərəkətləri arasındakı əlaqələri təsvir edən diaqram. (A) Yarpağın inkişafı zamanı baş verən hadisələr və inkişaf zamanı yarpağın funksiyasının dəyişməsi. Yarpağın funksionallığı onun fotosintez etmək və reproduktiv böyümə üçün xalis fotoassimilyasiya təmin etmək qabiliyyəti kimi müəyyən edilir. Təfərrüatlar üçün mətnə ​​baxın. (B) Faza keçidini və yarpaq qocalmasını idarə edən genlər. Dörd kateqoriya genlər məhsulun genetik təkmilləşdirilməsi üçün vacib hədəflərdir. Təfərrüatlar üçün mətnə ​​baxın.

Bu diaqramın mənası (Şəkil 1A) bir yarpağın reproduksiya artımına və ya məhsul istehsalına töhfəsini artırmaq üçün bir sıra nəzarət nöqtələrinin olmasıdır. Ən azı dörd gen kateqoriyası bitki genomunda mövcud ola bilər və məhsul istehsalına töhfə vermək üçün inkişafla idarə olunan bir şəkildə işləyə bilər: (I) erkən yarpaq böyüməsinin sürətini və tam funksionallıq mərhələsinə keçidi tənzimləyənlər, (II) ) fotosintez sürəti, (III) başlanğıc və (IV) yarpaq qocalmasının irəliləməsi (Şəkil 1B).

Kateqoriya I genlər yarpağın erkən böyüməsinin müxtəlif aspektlərini və tam genişlənmə və funksionallıq əldə etmək üçün keçidi tənzimləyir. Bu genlər, ehtimal ki, yarpaq ölçüsü, forması və sayı kimi xüsusiyyətləri idarə edir və mutasiya analizi ilə təhlil edilmişdir (Fleming 2006 Walter et al. 2009). Fotosintez sürətindəki təkmilləşdirmələr son 50 ildə əsas dənli bitkilərin məhsuldarlıq potensialının artmasında yalnız kiçik rol oynamışdır (Richards 2000 Long et al. 2006). Bununla belə, iddia edilmişdir ki, məhsul məhsuldarlığı potensialının daha da artması əsasən fotosintez sürətini yaxşılaşdırmaq üçün II kateqoriyalı genlərin müəyyən edilməsinə əsaslanacaqdır (Zhu et al. 2010 Parry et al. 2011), xüsusən də qlobal miqyasda yüksək CO-nin proqnozlaşdırıla bilən olduğu mühitlərdə.2 iqlim dəyişikliyi ilə əlaqəli səviyyələr. Bununla belə, bu iki gen kateqoriyasının müzakirəsi bu araşdırmanın əhatə dairəsi xaricindədir. Burada biz ilk növbədə yarpaq qocalmasının tənzimləyici genlərinin təhlilinə diqqət yetiririk.

III və IV kateqoriyalı genlər yarpaq qocalmasının başlanğıcını və sürətini idarə edir. Optimal şəraitdə, kifayət qədər qidalanma və patogen hücumlar və abiotik stresslər olmadan yetişdirilən bitkilərdə yarpaq qocalması nəhayət başlanır və yaşa bağlı şəkildə irəliləyir (Gan and Amasino 1997 Quirino et al. 2000). Bu, yarpaqların qocalmasının inkişafa görə proqramlaşdırılmış bir proses olduğunun aydın göstəricisidir. In Ərəbidopsis, fərdi yarpaqlar eyni ömür boyu yaşayır (Hensel and Bleecker 1992 Nooden and Penney 2001), bu da yaş faktorlarının genlərinin ovlanmasında belə bir model bitkidən istifadə etməyə imkan verir. Yarpaqların qocalmasının başlanğıcını tənzimləyən genləri parçalamaq və bu genlərin fəaliyyətinin inkişaf proqramına nə dərəcədə müvəqqəti inteqrasiya olunduğunu həll etmək üçün genetik yanaşma fəal şəkildə istifadə edilmişdir. Bu məqsədlə, yarpaq qocalmasının inkişafa nəzarətini təhlil etmək üçün fitohormon etileninin yarpaq qocalmasına təşviqedici təsiri tədqiq edilmişdir (Jing et al. 2002). Etilenin yalnız müəyyən bir yaş pəncərəsində yarpaq qocalmasını təşviq edə biləcəyini və çoxsaylı genetik lokusların (məsələn, Köhnə (YAPRAQ ÖLÜMÜNÜN BAŞLANMASI) genlər) yarpaq qocalmasında etilenin təsirlərini sıx şəkildə idarə edir (Şəkil 2 Jing et al. 2003 Jing et al. 2005). Aydındır ki, qocalma pəncərəsi yarpaq qocalmasında çoxlu genlərin və yolların hərəkətini izah etmək üçün tətbiq oluna bilər. Bitki genomunda yarpaqların qocalmasında çoxlu lokuslar iştirak edir və mənfi tənzimləyici rolunu oynayan genlər var. Köhnə genlər, həmçinin müsbət tənzimləyici rolunu oynayan genlər oresara (filiz) Nam və iş yoldaşları tərəfindən mutantlar (Oh et al. 1997).

Etilenin rollarını göstərən diaqram və Köhnə (Yarpaq ölümünün başlanğıcı) yarpaqların qocalmasında genlər. Bir yarpağın inkişafı ekzogen olaraq tətbiq olunan və ya yerli istehsal olunan etilenə məruz qalma reaksiyalarından asılı olaraq dörd mərhələyə bölünə bilər. “Qocalma yoxdur” bu mərhələdə qocalmanın etilen tərəfindən induksiya edilə bilməyəcəyini, “Həmişə qocalma” isə qocalmanın hətta etilen olmadıqda da başladığını təsvir edir. rolları Köhnə etilenin səbəb olduğu yarpaq qocalmasının başlanğıcını və irəliləməsini modulyasiya edən genlər, bir çox genin etilen və yarpaq yaşı faktorları arasındakı qarşılıqlı təsirdə iştirak etdiyini göstərir (Gan 2012).

İndiyə qədər yarpaq qocalmasının gedişatına nəzarət edən IV Kateqoriya genləri haqqında çox az şey məlumdur. Bəzi efemerlərin həyat dövrünü bir neçə həftəyə başa vurması, monokarpik qocalmanın bir mövsümdə başa çatması və uzunömürlü odunlu bitkilərin demək olar ki, heç bir qocalma əlaməti göstərməməsi bitkilərin yarpaq qocalma sürətinə görə fərqləndiyini göstərir. Azotun remobilizasiyasının səmərəliliyi bu mövzunu öyrənmək üçün bəlkə də yaxşı bir parametrdir (Ono et al. 2001 Masclaux-Daubresse et al. 2010). Otofagiya uzun müddət həm ətraf mühit, həm də məhdud qidalanma şəraitində və qocalma zamanı qida maddələrinin təkrar emalı üçün əsas mexanizm kimi tanınıb (Basham 2007 Guiboileau et al. 2012). Antezdən sonra torpağın qurudulması kimi aqronomik təcrübələr yarpaqların qocalmasına səbəb ola bilər və azotun remobilizasiyasını gücləndirə bilər və cəlb olunan siqnal komponentlərini parçalamaq maraqlı olardı (Yang və Zhang 2006).

Birlikdə götürdükdə, biz inanırıq ki, bir yarpağın həyatı boyu bir çox fərqli hadisələr baş verir və yarpağın funksiyalarını və onunla əlaqəli tənzimləmə proseslərini inkişaf və qocalma kontekstində parçalamaq lazımdır. Təklif olunan genetik çərçivə, ibtidai olsa da, yarpaqların tam funksionallığı və məhsulun yaxşılaşdırılması üçün xüsusi gen kateqoriyalarını ayırmağa kömək edə bilər.

Yarpaq qocalması ideotipləri: Fotosintetik-funksional fazanın uzadılması üçün yarpaq qocalmasının başlanmasının gecikdirilməsi və qida maddələrinin remobilizasiyasının effektivliyini artırmaq üçün yarpaq qocalma sürətinin sürətləndirilməsi.

Bitki genomunda məhsulun yaxşılaşdırılması üçün potensial istismar hədəfləri kimi dörd gen kateqoriyasının mövcud olması təklif edilir. Yarpaq qocalmasının tənzimlənməsi nöqteyi-nəzərindən, yarpaq qocalması ideotipləri olan məhsulların inkişaf etdirilməsi arzu edilir ki, burada iki mühüm aspekt optimallaşdırılmalıdır. İlk növbədə, fotosintetik funksional fazanı uzatmaq üçün yarpaq qocalmasının başlanğıcını gecikdirmək üçün III kateqoriyalı genlər intensiv şəkildə tədqiq edilməlidir. İkincisi, qida maddələrinin remobilizasiyasının səmərəliliyini artırmaq üçün yarpaqların qocalma sürətini sürətləndirmək üçün IV kateqoriyalı genlər də tədqiq edilməlidir. Kateqoriya III genlərinin manipulyasiyasının məhsuldarlıq üçün ümumi xalis foto assimilyasiyasını artıracağı, Kateqoriya IV genlərin manipulyasiyasının isə məhsul indeksini artıracağı gözlənilir.

İntuisiyaya görə, fotosintetik funksional fazanın genişləndirilməsi ümumi fotoassimilatları, məhsul məhsuldarlığını və biokütləni artırmaq üçün ən sadə yanaşmadır. Bir çox bitkilərdə vernalizasiya və/yaxud fotoperiod həssaslığına nəzarət edən genlərin funksiyalarında dəyişikliklər məhsulun yaranmasından antezə qədər olan müddəti əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər, nəticədə məhsul məhsuldarlığında və biokütlədə, xüsusən qarğıdalı və sorqoda böyük fərqlər yaranır (Rooney and Aydın 1999 Richards). 2000). İndiyə qədər, fotosintetik müddətin uzadılması və son onilliklərdə məhsulun məhsuldarlığının artması əsasən yarpaq xəstəliklərinə qarşı müqavimətin genetik təkmilləşdirilməsi hesabına əldə edilmişdir ki, bunun da nəticəsi patogenlərin hücumu nəticəsində yarpaq qocalmasının başlanmasını gecikdirməkdir.Əslində, yarpaqların qocalmasına nəzarət edən bir çox gen və siqnal yolları xəstəliklərə qarşı müqavimətdə və abiotik stresslərə dözümlülükdə də iştirak edir. Maraqlıdır ki, stresə dözümlülüyü artıran genlərin yarpaq qocalmasına və ya əksinə təsir etməsi istisna deyil, bir qayda kimi görünür. Məsələn, stress və yetişmə ilə bağlı promotor tərəfindən idarə olunan bir izopenteniltransferaza genini ifadə edən transgen tütün bitkiləri bütün bitki qocalmasının ləngidiyini və əla quraqlığa dözümlülüyünü nümayiş etdirdi (Rivero et al. 2007). Sorghumda, antezdən sonra quraqlığa səbəb olan yarpaq qocalmasını artıran genetik lokuslar təsvir edilmişdir (Harris et al. 2007). Beləliklə, tək genlərin manipulyasiyası yarpaq qocalmasını və buna görə də məhsul məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirə bilər (Gan və Amasino 1995, 1997). Bu mənada, WRKY, NAC və MYB transkripsiya faktorlarının üzvləri də daxil olmaqla, model bitkilərdə yaxşı xarakterizə edilən yarpaq qocalmasının bir sıra müsbət və mənfi tənzimləyici genləri istismara maraq üçün siyahının başında olmalıdır. Nəzəri olaraq, müsbət tənzimləyicilərin yıxılması (məsələn, filiz genlər) və ya həddindən artıq mənfi tənzimləyicilər (məsələn, Köhnə genlər), yarpaq qocalmasının başlanğıcını modulyasiya edə bilər və beləliklə, yarpağın tam funksional fazasını genişləndirə bilər (Şəkil 1B). Ancaq gerçəyi həddindən artıq ifadə etmək OLD1/CPR5 gecikmiş yarpaq qocalması bu əlaqənin həmişə sadə olmadığını göstərir və gen ifadəsinin dəqiq tənzimlənməsi vacib ola bilər (Gurr and Rushton 2005 Jing et al. 2007). Biz qocalmanın başlanğıcının modulyasiyasının məhsul yetişdirilməsi ilə əlaqəli olduğunu nümayiş etdirmək üçün əlavə sübutlar gözləyirik.

IV Kateqoriya genlərinin istismarı yarpaq qocalma sürətini modulyasiya etməklə məhsuldarlıq əldə etmək üçün əlavə bir yanaşmadır. Yüksək səfərbərlik səmərəliliyi yarpaq qocalmasının başlanmasına başlandıqdan sonra, xüsusən də əkinlər antezdən sonra əlverişsiz şəraitlə üzləşdikdə arzu edilir. Bitkilərdə damazlıq xətləri qocalmanın inkişafı üçün fərqli nümunələrə və dərəcələrə malik ola bilər (Hafsi et al. 2000). Arabidopsis filiziköhnə mutantlar yarpaq qocalmasının dəyişdirilmiş başlanğıcına əlavə olaraq müxtəlif qocalma dərəcələri nümayiş etdirdilər (Oh et al. 1997 Jing et al. 2002 Jing et al. 2005). Beləliklə, qocalma sürəti də genetik olaraq idarə olunur. Məhsul indeksinin artması Yaşıl İnqilab cırtdan genlərinin seçimi (Peng et al. 1999) vasitəsilə yerüstü ümumi biokütləni azaltmadan (Richards 2000) buğda sortlarında məhsuldarlığın artmasına əsas töhfədir. Düyüdə bitki arxitektura genlərinin müəyyən edilməsi ilə nəzərdə tutulduğu kimi, qida maddələrinin bölünməsini daha da yaxşılaşdırmaq üçün yeni yanaşmalar artıq mümkündür (Jiao et al. 2010). Bununla belə, IV kateqoriyalı genlərin təbiəti və fəaliyyət üsulu yaxşı məlum deyil. Kütləvi zülal deqradasiyası və azotun remobilizasiyasındakı otofagik mexanizmlərin rolu ilə bağlı son maraqlı irəliləyişlər qocalma və qida maddələrinin təkrar emalı sürətini tənzimləmək üçün genetik alətlər təmin edə bilər (Wada et al. 2009 Guiboileau et al. 2012). buğda GPC-B1 gen qocalmanı sürətləndirərək (Uauy et al. 2006) və azotun remobilizasiyasını gücləndirməklə taxıl zülalının tərkibinin artırılmasında əsas komponent kimi aşkar edilmişdir (Waters et al. 2009). Bununla belə, genin taxıl doldurma müddətini qısaltdığı və bununla da sürətlənmiş monokarpik qocalmanın nəticəsi olaraq taxılın quru çəkisini azaltdığı aşkar edilmişdir (Brevis et al. 2010). Bir sıra tədqiqatlar həmçinin göstərir ki, amin turşusu sintezində iştirak edən genlər yarpaqların qocalması və azotun remobilizasiyası üçün vacibdir. köhnə3 (Shirzadian-Khorramabad et al. 2010), the ASN2 (Gaufichon et al. 2012) və GS (Martin et al. 2006 Canas et al. 2010) genləri. Müdaxilə üçün digər mümkün hədəflər proteinazların proteolitik fəaliyyətləridir (Otegui et al. 2005 Donnison et al. 2007), sink tutumu (Rolletschek et al. 2005 Sanders et al. 2009) və karbon və azot mübadiləsinin ümumi tənzimlənməsi (məsələn, DOF1, Yanagisawa və başqaları 2004 PPDK, Taylor et al. 2010).

Həm III, həm də IV Kateqoriya genlərinin hərəkətlərini sinergik olaraq necə modulyasiya etməyi nəzərə almaq vacibdir. Son 50 ildə məhsul yetişdirilməsi ilə bağlı sübutlar göstərir ki, yarpaq qocalmasının gecikməsi fotosintez müddətinin uzadılmasına və nəticədə məhsulun və biokütlənin artmasına səbəb olsa da, azotun remobilizasiyasını və taxıl zülalının tərkibini azaldır və nəticədə məhsul artımı azotdan istifadəni qurban verir. səmərəlilik və taxıl protein konsentrasiyaları (Richards 2000 Yang və Zhang 2006). Gecikmiş yarpaq qocalması xüsusiyyətinə görə seçimin məhsuldarlığın artması, lakin taxıl zülalının azaldılması dilemması ilə nəticələnəcəyi ilə bağlı narahatlıq var. Problemi həll etmək üçün təklif olunan aqrotexniki idarəetmə yanaşmaları olsa da (Yang və Zhang 2006), biz inanırıq ki, həm III, həm də IV kateqoriyalı genlərin hərəkətlərini dəqiq tənzimləmək dilemmaya işıq sala bilməlidir və beləliklə, yol açır. bitkiçilik üçün irəli. Cədvəl 1-də bir sıra yaxşı səciyyələndirilmiş genlər sadalanır ki, bu da zəngin gen ehtiyatlarının yarpaq qocalmasına nəzarəti gücləndirmək üçün indi istismar üçün mövcud olduğunu göstərir.

Dərslər Genlər Zülalların funksiyalarının təsviri Növlər İstinadlar
Tənzimləyici
Transkripsiya faktoru
AtNAP Promoter Bölgəsinə bağlanır SAG113 Ərəbidopsis (Guo və Qan 2006 Zhang və Qan 2012)
ORE1 NAC ailəsinin transkripsiya faktoru Ərəbidopsis (Balazadə və başqaları 2010)
VNI2 NAC ailəsinin transkripsiya faktoru, COR və RD genlərini tənzimləyir Ərəbidopsis (Yang et al. 2011)
NAM-B1 Qocalmanı sürətləndirir və qida maddələrinin remobilizasiyasını artırır buğda (Uauy et al. 2006)
NTL4 ROS istehsalını təşviq edir Ərəbidopsis (Lee et al. 2012a)
JUB1 Hüceyrə H-ni modulyasiya edir2O2 səviyyə Ərəbidopsis (Wu et al. 2012)
RAV1 Transkripsiyanın tənzimlənməsi Ərəbidopsis (Woo et al. 2010)
GBF1 CAT2 promotorunun DNT bağlayıcı zülalı və CAT2 ifadəsini artırır Ərəbidopsis (Smykowski et al. 2010)
TCP4 Yarpaq diferensiasiyasının heterxronik tənzimlənməsində iştirak edir Ərəbidopsis (Sarvepalli və Nath 2011)
TCP-lər Transkripsiya faktoru genləri, jasmonat biosintezini və qocalmanı idarə edir Ərəbidopsis (Schommer et al. 2008)
WRKY 54 və WRKY30 WRKY30 müstəqil olaraq WRKY54, WRK-Y70 və WRKY53 ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Ərəbidopsis (Besseau et al. 2012)
WRKY53 Yarpaq qocalmasının müsbət tənzimləyicisi Ərəbidopsis (Miao et al. 2004)
WRKY70 Yarpaq qocalmasının mənfi tənzimləyicisi Ərəbidopsis (Ülkər və başqaları 2007)
AD proteini WRKY53 ifadəsinin müsbət tənzimləyicisi Ərəbidopsis (Miao et al. 2008)
SUVH2 Histon metiltransferaza. WRKY53-ü tənzimləyin Ərəbidopsis (Ay et al. 2009)
AtTZF3, AtTZF2 Sink barmaqlarının transkripsiya faktoru Ərəbidopsis (Lee et al. 2012b)
Ferment tənzimləyicisi
INVINH1 Hüceyrə divarının invertaz fəaliyyətini azaldır Ərəbidopsis, Pomidor (Jin et al. 2009)
Protein kinaz/fosfataza
GmSARK Lösinlə zəngin təkrar reseptor kimi protein kinaz soya (Xu et al. 2011)
MKK9, MPK6 Mitojenlə aktivləşdirilmiş protein kinaz Ərəbidopsis (Zhou et al. 2009)
SAG113 ABA ilə tənzimlənən və Golgi ilə lokallaşdırılmış protein fosfatazası Ərəbidopsis (Zhang et al. 2012)
MEKK1 MEKK ailəsinin A1 alt qrupunun üzvü, WRKY53 promotoruna bağlana və həmçinin WRKY53-ü fosforilləşdirə bilər. in vitro Ərəbidopsis (Miao et al. 2007)
Siqnalizasiya
ARF2 Oksin siqnalının repressoru Ərəbidopsis (Lim et al. 2010)
Müdafiə və stress
AtATG6 Mantarlara qarşı müdafiə reaksiyası Ərəbidopsis (Patel və Dinesh-Kumar 2008)
CPR5/OLD1 Müdafiə cavabı Ərəbidopsis (Jing et al. 2007 Jing et al. 2008)
AAF Redoks homeostazında iştirak edir Ərəbidopsis (Chen et al. 2012a Chen et al. 2012b)
NOL, NYC1 Xlorofil b reduktaza kimi kompleks şəklində fəaliyyət göstərir düyü (Sato et al. 2009)
Metabolik prosesin deqradasiyası
OsAkαGal Diqalaktosildiasilgliserolun parçalanmasında iştirak edir düyü (Lee et al. 2009)
RLS1 ARM domeni olan NB tərkibli zülal düyü (Jiao et al. 2012)
Bax2β Sistein proteazı qarğıdalı (Donnison et al. 2007)
UPL5 UPL5 WRKY53-ün deqradasiyasında iştirak edir və çox güman ki, Ubiquitin ligaz aktivliyinə malikdir. bitkilərdə Ərəbidopsis (Miao və Zentgraf 2010)
ORE9 Ubiquitinə bağlı zülalın parçalanmasında iştirak edən bir F-qutu zülalı Ərəbidopsis (Woo et al. 2001)
PPH Feofitinaz, xüsusilə feofitini (fein) defitilləşdirir Ərəbidopsis (Schelbert et al. 2009)
SAVs Xloroplastik komponentlərin parçalanmasında iştirak edir Tütün (Martinez et al. 2008)
Biosintez
CAO Chl b biosintezini katalizləyir Ərəbidopsis (Sakuraba et al. 2012a)
OLD3/OAS-A1 Sistein biosintezinin son mərhələsini katalizləyir Ərəbidopsis (Shirzadian-Khorramabad et al. 2010)
PES1, PES2 Yağ turşusu fitil esterinin sintezində iştirak edir Ərəbidopsis (Lippold et al. 2012)
Nəqliyyat
AtCNGC11,12 Siklik nukleotid qapılı ion kanalları Ərəbidopsis ( Urquhart et al. 2011 )
HPR1 mRNA ixracı üçün tələb olunan THO/TREX kompleksinin komponenti Ərəbidopsis (Pan et al. 2012)
IVDH Budaqlanmış zəncirli amin turşularının parçalanmasında iştirak edən ATP bağlayıcı protein Ərəbidopsis (Araujo et al. 2010)
ORE3/ORE2/EBF2 Nəqliyyatçı fəaliyyəti, müxtəlif bitki reaksiyalarını idarə edən siqnal yollarının əsas inteqratoru Ərəbidopsis (Oh et al. 1997 Kim et al. 2009 Kim et al. 2011a)
PPDK Nəqliyyat amin turşusu glutamini yaradır, yarpaqlardan azotun remobilizasiyasını sürətləndirir Ərəbidopsis (Taylor et al. 2010)
SPL28 Klatrinlə əlaqəli adapter zülal kompleksi 1, orta subunit μ1 (AP1M1), post-Golgi alveri yolunda iştirak edir düyü (Qiao et al. 2010)
Katalitik
AtXDH Purin katabolik məhsulları hipoksantin və ksantin sidik turşusuna çevrilməsini katalizləyin. Ərəbidopsis (Brychkova et al. 2008)
DES1 L-Cys-in sulfid üstəgəl ammonyak və piruvat halına salınmasını katalizləyir. Ərəbidopsis (Alvarez et al. 2010)
LAP2 Hüceyrədaxili amin turşularının dövriyyəsinə nəzarət edir Ərəbidopsis (Waditee-Sirisattha et al. 2011)
YUCCA6 Məhdudlaşdırıcı bir addımı katalizləyir de novo oksin biosintezi Ərəbidopsis (Kim et al. 2011b)
UGT76B1 Qlükoziltransferaza aktivliyi, SA-JA siqnal ötürülməsində iştirak edir Ərəbidopsis (von Saint Paul et al. 2011)
ATG7 ATP-dən asılı aktivləşdirici ferment ATG8 aktivləşdirici ferment aktivliyi Ərəbidopsis (Doelling et al. 2002)
APG9 Qidalanma məhdud şəraitdə hüceyrə canlılığını qoruyun Ərəbidopsis (Hanaoka et al. 2002)
KAT2 JA-biosintetik b-oksidləşmə fermenti Ərəbidopsis (Kastilo və Leon 2008)
D2HGDH Lys parçalanmasında iştirak edən dehidrogenaz fəaliyyəti Ərəbidopsis (Araujo et al. 2010)
Bağlama
ACBP3 Bir fosfolipid bağlayan zülal, membran fosfolipid metabolizmasını və ATG8 sabitliyini modulyasiya edir Ərəbidopsis (Xiao and Chye 2010 Xiao et al. 2010)
soyaBiPD ER-rezident molekulyar şaperon, həddindən artıq ifadə quraqlığa müqavimət göstərir və yarpaqların qocalmasını gecikdirir soya (Valente et al. 2009)
UBA2A, UBA2B və UBA2C Heterojen nüvə ribonukleoprotein (hnRNP) tipli RNT bağlayıcı zülallar Ərəbidopsis (Kim et al. 2008)
Struktur
ORE4/PRPS17 Plastid ribosomal kiçik subunit protein 17 Ərəbidopsis (Woo et al. 2002)

İçindəkilər

Proqramlaşdırılmış qocalmaya bitki hormonlarının çox təsir etdiyi görünür. Absisik turşusu, bitki hormonu kimi Etilen#etilen, jasmonik turşusu və salisilik turşusu hormonları əksər elm adamları tərəfindən qocalmanı təşviq edənlər kimi qəbul edilir, lakin ən azı bir mənbədə gibberellinlər, brassinosteroidlər və striqolakton da iştirak edir. [2] Sitokininlər bitki hüceyrəsini saxlamağa kömək edir və gec inkişafda olan sitokinin biosintezi genlərinin ifadəsi yarpaq qocalmasının qarşısını alır. [3] Hüceyrənin geri çəkilməsi və ya sitokinini qəbul edə bilməməsi onun apoptoza və ya qocalmasına səbəb ola bilər. [4] Bundan əlavə, etileni qəbul edə bilməyən mutantlar gecikmiş qocalma göstərirlər. Qaranlıq qocalma zamanı ifadə edilən mRNA-ların yaşa bağlı inkişaf qocalması zamanı ifadə olunanlarla genom miqyasında müqayisəsi göstərir ki, jasmonik turşusu və etilen qaranlıqla bağlı (stresslə bağlı) qocalma üçün, salisilik turşu isə inkişaf qocalması üçün daha vacibdir. [5]

İllik və çoxillik müavinətlər Redaktə edin

Bəzi bitkilər hər mövsümün sonunda ölən və növbəti üçün toxum qoyan illik bitkilərə çevrilmiş, eyni ailənin yaxın qohum bitkiləri isə çoxillik kimi yaşamağa təkamül etmişlər. Bu proqramlaşdırılmış "strategiya" ola bilər [ aydınlaşdırma tələb olunur ] bitkilər üçün.

İllik strategiyanın faydası genetik müxtəliflik ola bilər, çünki bir sıra genlər ildən-ilə davam edir, lakin hər il yeni qarışıq istehsal olunur. İkincisi, illik olması bitkilərə daha yaxşı yaşamaq strategiyasına imkan verə bilər, çünki bitki qışlamağa qənaət etmək əvəzinə, yığılmış enerji və resursların çoxunu toxum istehsalına sərf edə bilər ki, bu da toxum istehsalını məhdudlaşdırar. [ sitat lazımdır ]

Əksinə, çoxillik strategiya bəzən daha təsirli sağ qalma strategiyası ola bilər, çünki bitki hər yazda böyümək nöqtələri, kökləri və qışda sağ qalan enerjisi ilə başlanır. Məsələn, ağaclarda bu struktur ildən-ilə tikilə bilər ki, ağac və kök strukturu daha böyük, güclü olsun və əvvəlki ilə nisbətən daha çox meyvə və toxum istehsal edə bilsin, işıq, su, qida maddələri və boşluq. Ətraf mühit şəraiti sürətlə dəyişdikdə bu strategiya uğursuz olacaq. Müəyyən bir səhv tez bir zamanda istifadə edərsə və demək olar ki, eyni çoxilliklərin hamısını öldürərsə, daha müxtəlif illiklərlə müqayisədə təsadüfi mutasiyanın səhvi yavaşlatmaq şansı daha az olacaqdır. [ sitat lazımdır ]

Bitkinin özünü budaması Redaktə edin

Bir bitkinin özünün bir hissəsinin necə və niyə ölməsinə səbəb olduğuna dair spekulyativ fərziyyə var. [2] Nəzəriyyə, yarpaqların və köklərin illik və ya çoxillik olmasından asılı olmayaraq vegetasiya dövründə müntəzəm olaraq kəsildiyini müdafiə edir. Bu, əsasən yarpaqların və köklərin yetişməsi üçün edilir və iki səbəbdən biri ilə ya budanmış yarpaqlar və köklər artıq qida maddələrinin əldə edilməsi baxımından kifayət qədər səmərəli deyildir, ya da bitkinin başqa bir hissəsində enerji və resurs tələb olunur. zavodun resurs əldə etməsində zəifləyir.

  • Bitki öz-özünə budama üçün zəif məhsuldarlıq səbəbləri - bitki nadir hallarda gənc bölünən meristematik hüceyrələri budanır, lakin tam yetişmiş yetkin hüceyrə əldə etməli olduğu qidaları artıq əldə etmirsə, o zaman budanır.
    • Sürgünlərin səmərəliliyinin özünü budama səbəbləri - məsələn, yetkin tumurcuq hüceyrəsi orta hesabla kifayət qədər şəkər istehsal etməli və həm onu, həm də oxşar ölçülü kök hüceyrəsini dəstəkləmək üçün kifayət qədər oksigen və karbon qazı əldə etməlidir. Əslində, bitkilər açıq şəkildə böyüməkdə maraqlı olduqlarından, orta tumurcuq hüceyrəsinin "direktivi"nin "mənfəət göstərmək" və həm onu, həm də onu təmin etmək üçün lazım olandan daha çox şəkər və qaz istehsal etmək və ya əldə etmək olduğu mübahisəlidir. oxşar ölçülü kök hüceyrəsi. Bu "mənfəət" göstərilməzsə, tumurcuq hüceyrəsi məhv edilir və ehtiyatlar daha məhsuldar olacağı ümidi ilə "ümid edən" digər gənc tumurcuqlara və ya yarpaqlara paylanır.
    • Kök səmərəliliyinin özünü budama səbəbləri – eynilə yetkin bir kök hüceyrəsi həm onu, həm də su və mineral əldə etməyən oxşar ölçülü tumurcuq hüceyrəsini dəstəkləmək üçün lazım olan kifayət qədər mineral və suyu orta hesabla əldə etməlidir. Bu baş vermədikdə, kök məhv edilir və resurslar yeni gənc kök namizədlərə göndərilir.
    • Sürgün çatışmazlığı - əgər tumurcuq kifayət qədər kökdən əldə edilən minerallar və su almırsa, fikir ondan ibarətdir ki, o, özünün bir hissəsini öldürəcək və daha çox kök yaratmaq üçün qaynaqları kökə göndərəcək.
    • Kök çatışmazlığı – buradakı fikir ondan ibarətdir ki, kök kifayət qədər tumurcuqdan əldə edilən şəkər və qazları almazsa, daha çox tumurcuq böyüməsinə imkan vermək üçün özünün bir hissəsini öldürəcək və ehtiyatları tumurcuğa göndərəcəkdir.

    Bu, həddindən artıq sadələşdirmədir, çünki bəzi tumurcuq və kök hüceyrələrinin qida maddələri əldə etməkdən başqa, başqa funksiyaları yerinə yetirməsi mübahisəlidir. Bu hallarda onların budama olub-olmaması bitki tərəfindən bəzi digər meyarlardan istifadə edərək “hesablanacaq”. Həmçinin, mübahisəlidir ki, məsələn, yetkin qida əldə edən tumurcuq hüceyrələri həm onu, həm də şəkər və qaz əldə etməyən həm tumurcuq, həm də kök hüceyrələrindəki payını dəstəkləmək üçün kifayət qədər miqdarda qida maddəsi əldə etməlidirlər. , reproduktiv, yetişməmiş və ya sadəcə düz, kök təbiəti.

    Bitkinin yetişməmiş hüceyrələrə səmərəlilik tələbləri qoymaması fikri ondan ibarətdir ki, yetişməmiş hüceyrələrin əksəriyyəti bitkilərdə yuxuda olan qönçələrin bir hissəsidir. Bunlar bitki ehtiyac duyana qədər kiçik və bölünmədən saxlanılır. Onlar tumurcuqlarda, məsələn, hər yanal gövdənin dibində olur.

    Qocalığın hormonal induksiyası nəzəriyyəsi Redaktə edin

    Bitkilərin qocalmağa necə sövq etdiyinə dair çox az nəzəriyyə var, baxmayaraq ki, bunların bir hissəsinin hormonal yolla edildiyi əsaslı şəkildə qəbul edilir. Bitki alimləri ümumiyyətlə qocalmada günahkar kimi etilen və absis turşusuna diqqət yetirirlər, lakin faktiki kök budamasına səbəb olmadıqda kök böyüməsini maneə törədən gibberellin və brassinosteroidə məhəl qoymurlar. Bu, bəlkə də, köklərin yerin altında olması və buna görə də öyrənilməsinin çətin olmasıdır.

    1. Sürgünlərin budaması - indi məlumdur ki, etilen yarpaqların tökülməsinə absis turşusundan daha çox səbəb olur. ABA ilk olaraq adını aldı, çünki yarpaqların kəsilməsində rolu olduğu aşkar edildi. Onun rolu indi kiçikdir və yalnız xüsusi hallarda baş verir.
      • Hormonal tumurcuqların budama nəzəriyyəsi – yeni sadə nəzəriyyə deyir ki, etilen yarpaq tökülməsinin son aktına cavabdeh ola bilsə də, müsbət rəy mexanizmi nəticəsində yarpaqlarda qocalmaya səbəb olan ABA və striqolaktonlardır. [2] Nə baş verir ki, ABA və striqolaktonlar əsasən su və ya mineral çatışmazlığı altında yetkin yarpaqlar tərəfindən sərbəst buraxılır. ABA və striqolaktonlar yetkin yarpaq hüceyrələrində, mineralları, suyu, şəkəri, qazları və hətta auxin və sitokinin böyümə hormonlarını (və ola bilsin ki, əlavə olaraq jasmonic və salisilik turşusu) itələməklə hərəkət edir. Bu, yarpaq bütün qidalardan boşalana qədər daha çox ABA və striqolaktonların meydana gəlməsinə səbəb olur. Boşalan yetkin yarpaq hüceyrəsində vəziyyət xüsusilə pisləşdikdə, şəkər və oksigen çatışmazlığı yaşayacaq və beləliklə, gibberellin və nəhayət, etilen emanasiyasına səbəb olacaqdır. Yarpaq etileni hiss etdikdə aksiz vaxtını bilir.
    2. Kök budaması - bitkilərin yarpaqları kəsdikləri kimi kökləri budaması anlayışı, şübhəsiz ki, mövcud olsa da, bitki alimləri arasında yaxşı müzakirə olunan mövzu deyil.Gibberellin, brassinosteroid və etilenin kök böyüməsini maneə törətdiyi məlumdursa, onların tumurcuqda etilenlə eyni rolu yerinə yetirdiyini güman etmək, yəni kökləri də budamaq üçün bir az təsəvvür tələb edir.
      • Hormonal kök budama nəzəriyyəsi – yeni nəzəriyyədə etilen, GA, BA və Eth kimi həm şəkər (GA/BA) və oksigen (ETH) çatışmazlığı (həmçinin Eth üçün karbon dioksidin həddindən artıq səviyyələri) səbəb olduğu görülür. köklərdə, şəkər və oksigeni, həmçinin mineralları, suyu və böyümə hormonlarını kök hüceyrəsindən itələmək, kök hüceyrəsinin boşalması və ölümü ilə nəticələnən müsbət əks əlaqə dövrəsinə səbəb olur. Kök üçün son ölüm siqnalı striqolakton və ya çox güman ki, ABA ola bilər, çünki bunlar kökdə bol olması lazım olan maddələrin göstəriciləridir və hətta bu qidalarla özlərini təmin edə bilmirlərsə, qocalmalıdırlar.
    3. Hüceyrə bölünməsinə paralellər - nəzəriyyə, bəlkə də daha mübahisəli şəkildə, bitki hüceyrəsi bölünməzdən əvvəl həm auksin, həm də sitokinin lazım olduğu kimi, eyni şəkildə etilen və GA/BA (və ABA və striqolaktonlar) da lazımdır. hüceyrə qocalardı.

    Toxumların cücərmə performansı məhsuldarlığın əsas şərtidir. Yaşla toxumun keyfiyyətinin pisləşməsi DNT zədələnməsinin yığılması ilə əlaqələndirilir. [6] Quru, qocalmış çovdar toxumlarında embrionların həyat qabiliyyətinin itirilməsi ilə DNT zədələnməsi baş verir. [7] Quru toxumları Vicia faba saxlama zamanı DNT zədəsini toplayır və cücərmə zamanı DNT təmirinə məruz qalır. [8] In Ərəbidopsis, bir DNT liqazası toxum cücərməsi zamanı DNT tək və iki zəncirli qırılmaların təmirində istifadə olunur və bu ligaza toxumun uzunömürlülüyünün mühüm təyinedicisidir. [9] Eukariotlarda DNT zədələnməsinə qarşı hüceyrə təmiri reaksiyası qismən DNT zədələnməsinin nəzarət nöqtəsi kinaz ATM tərəfindən təşkil edilir. ATM quru sükunət zamanı yığılmış DNT zədələrinə bərpa reaksiyası ilə cücərmə yolu ilə irəliləməni birləşdirərək yaşlı toxumların cücərməsinə nəzarət etməkdə böyük rola malikdir. [10]


    Komanda

    İcraçı

    Professor Lorna Harris

    Lorna, SENISCA-da Ar-Ge qrupuna rəhbərlik edir, alternativ birləşdirmədə yaşa bağlı dəyişiklikləri bir roman kimi hədəfləyir və qocalmanın əlamətidir. SENISCA-da CSO rolu ilə yanaşı, Lorna Exeter Tibb Fakültəsi Universitetində Molekulyar Genetika üzrə şəxsi Kafedra tutur və burada RNT vasitəçiliyi ilə Xəstəlik Mexanizmləri qrupunu idarə edir.

    Lorna RNT, Yaşlanma və Qocalıq məkanında 135-dən çox nəzərdən keçirilmiş nəşrlərin müəllifidir. O, beynəlxalq konfranslarda müntəzəm dəvət olunmuş və əsas məruzəçidir və hazırda Britaniya Yaşlanma üzrə Araşdırmalar Cəmiyyətinin katibi kimi fəaliyyət göstərir.

    Dr Ben Li

    Ben SENISCA-nın texniki rəhbəri və laboratoriya müdiridir.

    SENISCA-ya qoşulmazdan əvvəl Ben Exeter Tibb Məktəbində RNT vasitəçiliyi ilə Xəstəlik Mexanizmləri qrupunun texniki mütəxəssisi idi, burada onun yaşlanma və alternativ birləşdirmə sahəsindəki işi RNT tənzimlənməsinin qocalmanın yeni əlaməti kimi səciyyələndirilməsinə töhfə verdi.

    Ben qocalma və qocalma sahəsində ondan çox resenziyalı nəşrin müəllifidir və bu yaxınlarda Böyük Britaniya tərəfindən maliyyələşdirilən Innovate ICUure proqramını tamamladı.

    Kirsti Sempl

    Kirsti SENISCA-da kommersiya, maliyyə və investisiya rəhbəridir. O, Avropa, Asiya və Şimali Amerikada yüksək inkişaf edən şirkətlərdə gəlirliliyi və performansı maksimuma çatdıran Qrup İdarə Heyəti səviyyəsində 20 ildən artıq təcrübəyə malik, bacarıqlı Baş İcraçı Direktordur.

    Kirsti KPMG Londonda İdarəetmə Məsləhətçisi kimi təlim keçmiş və Edinburq Universitetinin Hüceyrə Fiziologiyası üzrə mükafat qazanmış məzunudur.

    Araşdırma Qrupu

    Helen Morcrette

    Uorvik Universitetini biokimya üzrə bakalavr dərəcəsi ilə bitirdikdən sonra Helen 4 il Oksford Universitetinin Wellcome Trust Center for Human Genetics Mərkəzində professor Sir Peter Ratcliffe üçün tədqiqatçı kimi çalışdı. Hüceyrələr hipoksiyanı hiss edir və siqnal verir. SENISCA-dan əvvəl Helen 8 il Exeter Universitetində Prof Rik Titbolun laboratoriyasında çalışaraq, yoluxucu xəstəliklərə qarşı peyvəndlərə aparan tədqiqatlara böyük diqqət yetirməklə, insan və heyvanların bakterial patogenlərinin molekulyar biologiyasını araşdırıb. SENISCA-da Helen, bir neçə fərqli model sistemində yeni senoterapevtiklərimizi təsdiqləmək vəzifəsi daşıyan yaş laboratoriya Ar-Ge komandasının bir hissəsidir.

    Ling Li

    Ling biokimya üzrə magistr dərəcəsini və doktor Sebastian Olteanla birlikdə Bristol Universitetində PhD dərəcəsini əldə etdi və burada xərçəngin inkişafında EMT zamanı alternativ splicing tənzimləyicilərinin modulyasiyasına xüsusi maraq göstərdi. Doktorluq dissertasiyasını bitirərkən, Ling NSCLC xəstələrinin plazmasında və sidikdə EGFR mutasiyalarının aşkarlanması ilə getdikcə daha çox maraqlandı və nəticədə Exeter Universitetində Dr Sebastian Oltean ilə postdoktoral tədqiqat işçisi kimi işləməyə davam etdi. SENISCA-da Ling, bir neçə fərqli model sistemində yeni senoterapevtiklərimizi təsdiqləmək vəzifəsi daşıyan yaş laboratoriya R&D qrupunun bir hissəsidir.

    Jemma Dunn

    Qərbi İngiltərə Universitetində Biologiya Elmləri üzrə bakalavr dərəcəsini başa vurduqdan sonra Jemma Plimut Universitetində Neyro-onkologiya üzrə PhD dərəcəsi qazandı və burada o, ən çox yayılmış ilkin kəllədaxili şiş olan meningioma üçün qlobal proteomik və fosfoproteomik analizlər apardı. Doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı kimi Jemma menenjiomun məqsədyönlü müalicəsi üçün perspektivli transkriptləri/zülalları müəyyən etmək üçün meningiomanın transkriptome-proteom mənzərəsini ətraflı izah etdi və bu namizədləri eksperimental olaraq təsdiq etdi. SENISCA-da Jemma, bir neçə fərqli model sistemində yeni senoterapevtiklərimizi təsdiqləmək vəzifəsi daşıyan yaş laboratoriya Ar-Ge komandasının bir hissəsidir.

    Katy Knight

    Katy Exeter Universitetini Tibbi Təsvirlər üzrə bakalavr dərəcəsi və Bioinformatika üzrə magistr dərəcəsi ilə bitirmişdir. Katy daha sonra biotexnoloji cəhətdən əhəmiyyətli mikrob icmalarını araşdırmaq üçün bioinformatika üsullarından istifadə etməklə məşğul olan PhD dərəcəsini aldı. Baxım sektorunda çalışaraq çox faydalı bir il keçirdikdən sonra o, bioyanacaq sənayesini maraqlandıran mikroorqanizmləri araşdıraraq bioinformatika üzrə tədqiqatçı kimi Exeter Universitetinə qayıtdı. Katy, qocalmış və qocalmayan hüceyrələrdə molekulyar fərqlərin genomik və transkriptomik analizi üçün Oksford Nanopore uzun müddət oxunan ardıcıllıq texnologiyasının istifadəsinə xüsusi maraq göstərir. SENISCA-da Katinin rolu qocalmış və qocalmayan hüceyrələr arasında transkriptomik fərqləri aşkar etmək üçün Oksford Nanopore ardıcıllığı məlumatlarının təhlilini əhatə edir.

    Nicky Jeffery

    Nicky Professor Lorna Harries ilə Tibb Elmləri üzrə PhD elmi dərəcəsini araşdırmadan əvvəl Exeter Universitetində Tibb Elmləri üzrə bakalavr dərəcəsini bitirərək 1-ci və dekanın tərifini qazanıb. Nikinin araşdırması 2-ci tip diabetdə beta hüceyrə taleyində dəyişiklikləri müəyyən etdi və o, həyat tərzi faktorlarının hüceyrə və molekulyar səviyyədə xəstəliyə necə təsir etdiyini anlamaqda xüsusi maraq kəsb edir. Doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı olaraq Nicky, 2-ci Tip Diabetdə müşahidə olunan hüceyrə stresslərinin növlərinə genom geniş reaksiyalarını tədqiq edərək beta hüceyrələrinin diferensiallaşdırılması və hüceyrə taleyi sahəsində işini davam etdirdi. SENISCA-da Nicky, bir neçə fərqli model sistemində yeni senoterapevtiklərimizi təsdiqləmək vəzifəsi daşıyan yaş laboratoriya Ar-Ge komandasının bir hissəsidir.

    Connor Hebborn

    Connor, Bangor Universitetində biotibbi elmlər üzrə 1-ci dərəcə aldı, burada dissertasiyası DNT təmiri yollarına və onların kemoterapevtik müqavimətdə roluna diqqət yetirdi. Bunun ardınca Konnor Şeffild Universitetində Msc Molekulyar Biologiya və Biotexnologiya üzrə təhsil aldı və burada onun dissertasiyası mRNT ixracında hnRNPUL1-in roluna və amiloid yanal sklerozun patogenlərinə yönəldi. Təhsilini başa vurduqdan sonra SENISCA-ya qoşulmazdan əvvəl Exeter Genomik Laboratoriyasında Genetik Texnoloq köməkçisi vəzifəsində çalışıb.

    Anna Bennett

    Anna bu yaxınlarda Exeter Universitetində Müasir Dillər üzrə bakalavr dərəcəsini bitirmiş, İspan, Alman və İngilis işarə dilini öyrənmişdir. Bu müddət ərzində o, xaricdə Hamburger Institut für Berufliche Bildung və Almaniyanın Hamburq şəhərində British Council-da işləmiş və burada alman tələbələrə ingilis dilini tədris etmişdir. Anna SENISCA ofisləri üçün dəstək xidmətlərinin düzgün işləməsinə cavabdehdir. O, bütün kommersiya və tədqiqat layihələrində İcraçı Qrupa dəstək verməklə yanaşı, Maliyyə, HR və digər inzibati xidmətlərin gündəlik işinə nəzarət edir.


    Yaşlanmada Hüceyrə Qocalığının Taksonomiyasının Genişləndirilməsi

    Hüceyrələr ömür boyu davamlı olaraq qocalma vəziyyətinə keçir, əsasən replikasiyada Hayflick həddinə çatdıqları üçün, həm də molekulyar zədələnmə, xərçəng mutasiyaları, toxuma zədələnməsi, radiasiya və ya digər səbəblər səbəbindən. Qocalmış hüceyrə təkrarlanmağı dayandırır, ölçüsündə şişir və iltihab siqnalları, böyümə faktorları və digər molekulların qarışığını ifraz etməyə başlayır.

    Şəkil krediti: Pixabay (Pulsuz Pixabay lisenziyası)

    Demək olar ki, bütün qocalmış hüceyrələr ya proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümü, ya da immunitet sistemi tərəfindən sürətlə məhv edilir, lakin sonrakı həyatda bu vəziyyət dayanır. Uzun müddət davam edən qocalmış hüceyrələr toplanır və xərçəngin qarşısını almaq və ya zədədən sağalmağa kömək etmək üçün qısa müddətdə faydalı olan siqnal, uzun müddət davam etdikdə pozucu və zərərli olur. Yaşlı hüceyrələr yaşa bağlı xroniki iltihaba, toxuma disfunksiyasına və xəstəliklərə əhəmiyyətli dərəcədə töhfə verir.

    Yaşlanmanın biokimyası onilliklər ərzində bir kontekstdə digəri üçün tədqiq edilən bir fenomen üçün gözlənilən qədər yaxşı başa düşülməmiş və kataloqlaşdırılmamışdır. Yalnız son onillikdə qocalma ilə əlaqə daha geniş tədqiqat ictimaiyyəti tərəfindən qəbul edildi, lakin indi bir çox tədqiqat qrupu bu hüceyrələrin pis davranışını boğmaq və ya onları seçmə şəkildə məhv etmək yollarını axtarmaq üçün qocalmanın biologiyasını araşdırır. Bu son variant, hətta gec qocalıqda belə orqanizmdə bu hüceyrələrin heç vaxt çox olmadığını nəzərə alsaq, terapiya üçün əsas kimi çox mümkün görünür və senolitik müalicə vasitəsilə selektiv məhv edilməsi ömrü uzadır və yaşa bağlı xəstəliklərin çoxsaylı təzahürlərini aradan qaldırır. siçanlarda.

    Bugünkü tədqiqat materialları qocalma vəziyyətinin taksonomiyasına gətirib çıxara bilən davamlı işin maraqlı nümunəsidir. Çox güman ki, müxtəlif toxumalar və hüceyrə növləri qocalmış hüceyrə biokimyasında mənalı fərqlər nümayiş etdirir. Bundan əlavə, görünür ki, qocalıq tək bir fenomen deyil, əksinə qocalmanın müxtəlif mərhələləri və ya fenotipləri arasında fərqlər edilə bilər. Hüceyrələrin qocalığın hansı növünü qəbul etdiklərini və ya qocalıq dövründə vəziyyətlər arasında necə dəyişdiklərini və ya bu biliklərin qocalmış hüceyrələri hədəf alaraq cavanlaşmanı daha yaxşı təmin etmək üçün necə tətbiq oluna biləcəyini hər hansı bir ciddiliklə müəyyən etmək qalır.

    Tədqiqatçılar qocalma prosesi zamanı hüceyrə yaşlanmasının dəyişməsinin sağlamlığın idarə olunmasına və yaşa bağlı xəstəliklərin yaranmasına səbəb ola biləcəyini təklif etdilər. Yaşlı hüceyrələr tərəfindən ayrılan iltihablı sitokinlərin ifrazının xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq, onlar hüceyrə qocalmasının ən azı dörd fərqli vəziyyətinin olduğunu və bu dörd vəziyyətin əlaqələndirilmiş metabolik və epigenomik dəyişikliklərdən yarandığını fərz edirlər. Dövlətlər: 1. başlanğıc (çoxalmanın dayandırılması), 2. erkən (iltihab əleyhinə), 3. tam (iltihab və maddələr mübadiləsinin artması) və 4. gec (iltihab və metabolizmin azalması). Hüceyrə qocalmasının keyfiyyətcə müxtəlif vəziyyətlərini xarakterizə etmək və təsnif etmək qocalma və qocalma prosesi haqqında yeni anlayışı təmin edə bilər.

    Bədəni təşkil edən hüceyrələrin çoxu nəhayət funksiyasını itirir və “hüceyrə qocalması” adlanan prosesdə təkrarlanan bölünmələrdən sonra böyüməyi dayandırır, sağlamlıq və uzunömürlülük üçün mühüm amildir. Erkən qocalma genomik DNT radiasiya, ultrabənövşəyi şüalar və ya dərmanlar kimi stress faktorları ilə zədələndikdə baş verir, lakin onun mexanizmləri hələ tam başa düşülməyib. Bu yaxşı ola bilər, məsələn, hüceyrələr xərçəngə çevrildikdə, hüceyrə yaşlanması bədxassəli xəstəliklərin inkişafının qarşısını almaq üçün işləyir, eyni zamanda bir çox yaşa bağlı xəstəliklərin ehtimalını artırır. Buna görə də tibb elminin onu anlamağa və nəzarət etməyə çalışması vacibdir.

    Yaşlı hüceyrələr çoxalma qabiliyyətini itirsələr də, son tədqiqatlar göstərdi ki, onlar ətrafdakı hüceyrələrə təsir edən və xroniki iltihabı və xərçəng hüceyrələrinin böyüməsini təşviq edən müxtəlif zülallar ifraz edirlər. Buna qocalma ilə əlaqəli sekretor fenotip (SASP) deyilir. Hüceyrə qocalmasının bütün orqanizmin qocalmasının səbəbi olduğu düşünülür. Yaşlı siçanların cəsədlərində qocalmış hüceyrələrin yığıldığı göstərilmişdir və bu hüceyrələrin çıxarılması bütün orqanizmin qocalmasını yatıra bilər. Başqa sözlə, hüceyrə qocalması idarə olunarsa, bütün orqanizmin qocalma prosesini tənzimləmək mümkün ola bilər.

    Hüceyrə qocalması xronoloji ardıcıllıqla ən azı dörd fərqləndirilə bilən vəziyyəti (başlanğıc və erkən, tam və gec qocalma) əhatə edir, bunlar xüsusilə maddələr mübadiləsi və SASP xüsusiyyətləri ilə təsnif edilir. Yaşlanmaya səbəb olan stresslərin təsiri altında p53–p21 CIP1 və p16 INK4a –retinoblastoma (RB) yolları qocalmanın başlanğıcında hüceyrə dövrünün dayanmasına səbəb olur. Erkən qocalmada transformasiya edən böyümə faktoru (TGF)β, ehtimal ki, böyüdülmüş hüceyrə ölçüsü kimi artan morfoloji dəyişikliklərlə birlikdə Notch1-vasitəçiliyi (TGFβ SASP) vasitəsilə ən azı qismən iltihab əleyhinə müdafiə üçün istehsal olunur.

    Daha sonra, tam qocalma zamanı metabolik aktivləşmə IL-6 və IL-8 (iltihab əleyhinə SASP) kimi proinflamatuar sitokinlərin ifrazı ilə qocalmanın gedişatını sürətləndirən çoxlu metabolitlər, hüceyrə enerjisi və reaktiv oksigen növləri verir. Proinflamatuar SASP səviyyələri onkogenin səbəb olduğu qocalmada yüksək, replikativ qocalmada isə aşağı olur. Mikroskopik olaraq, tam qocalmış hüceyrələr tez-tez sitoplazmik SA β-Gal pozitivliyi və nüvə SAHF nümayiş etdirir.

    Nəhayət, interferon ifrazı və metabolik azalma gec qocalmada (interferon SASP) baş verir. Tam və gec qocalma dövründə sitoplazmik DNT-lərin yığılması sitozolik DNT-nin tədqiqi və interferon reaksiyası üçün interferon genlərinin siklik GMP-AMP sintaza-stimulatorunu (cGAS-STING) aktivləşdirir. Beləliklə, hüceyrə qocalmasının ən azı dörd fərqli vəziyyəti var ki, bu da qocalmış hüceyrələrin müxtəlif metabolik və sekretor fenotiplərə malik olduğunu göstərir.


    Daha sürətli öyrənin. Dərin qazmaq. Uzağa baxın.

    O'Reilly onlayn öyrənmə platformasına qoşulun. Bu gün pulsuz sınaq əldə edin və tez cavablar tapın və ya yeni və faydalı nəyisə mənimsəyin.

    Kosmosda həyatla bağlı çoxsaylı sağlamlıq problemləri var. Astronavtlarda əzələ kütləsinin və sümük sıxlığının itirilməsi (bax, burada, burada və burada) çox böyük mətbuat alır, lakin kosmosa uçuşun sərtliyi daha çox insanda bir sıra fizioloji, genetik, epigenetik, transkriptomik və metabolik dəyişikliklərə səbəb olur. bədən, belə bir düşmən mühitdə yaşamaq psixoloji stresslər qeyd etmək deyil. Maraqlıdır ki, astronavtların yaşadığı bir çox fiziki simptomlar Yer üzündəki yaşlılar arasında qocalma əlamətlərini təqlid edir: məsələn, ürək-damar xəstəlikləri və müxtəlif xərçənglər riskinin artması. Bu tendensiyalar ümumiyyətlə ISS-də yaşayan astronavtlarda müşahidə olunub.

    Kosmosa uçuş zamanı insan sağlamlığındakı dəyişiklikləri araşdırmaq üçün NASA və onun tərəfdaş təşkilatları BKS-də astronavtların sağlamlığını yerində təhlil edə bilən müxtəlif laboratoriyalar qurmuşlar. Tədqiqatçılar kosmos uçuşları ilə əlaqəli xəstəliklərin molekulyar səbəblərini daha dərindən araşdırdıqca, bu laboratoriyalar molekulyar biologiya tədqiqatlarını asanlaşdırmaq üçün təkmilləşir. Son illərdə NASA alimləri, məsələn, kosmik missiya zamanı bir sıra genlərin ifadəsindəki dəyişiklikləri təhlil etmək istəsəydilər, uçuş zamanı astronavt qan nümunələri götürülməli, dondurulmalı və sonra geri göndərilməli idi. Təhlil üçün Yerə göndərilən ISS laboratoriyaları hazırda hər hansı qabaqcıl biomolekulyar tədqiqat üçün təchiz olunmayıb. Daha mürəkkəb, uzunmüddətli tədqiqatlar üçün ISS-ə və oradan çoxlu uçuşlar tələb olunacaq. Bu, açıq şəkildə astronavtların sağlamlığına dair qabaqcıl tədqiqatlar üçün maliyyə və texniki darboğaz təqdim edir və bu, Kosmosda Genlər müsabiqəsinin həllinə kömək etdiyi problemdir.

    Kosmosda laboratoriya elminin təkamülündə - müxtəlif Rusiya kosmik stansiyaları, bir Çin kosmik stansiyası, NASA-nın Skylab və indi ISS - astronavtların sağlamlığının yerdənkənar analizinə tələbat astronavtların astronavtlar üzərində apardığı araşdırmalara əsaslanan bir növ kottec sənayesini yaratdı. aşağı Yer orbitində. Müəyyən mənada, elmin planet əsaslı akademik laboratoriyalardan və kosmosa çıxarılmasının çətinlikləri, universitetləri və biotexnoloji şirkətləri əhatə edən tədqiqatın insular anklavlarından elmi çıxarmaq istəyən DIYbio həvəskarlarının üzləşdiyi problemlərdən fərqli deyil. Funksionallıq, daşınma qabiliyyəti, əlçatanlıq və sərfəlilik ISS-ə buraxılan laboratoriya avadanlığının ən vacib keyfiyyətləridir. Bir çox standart laboratoriya avadanlığı sadəcə mikroqravitasiyada işləməyəcək. Və yenə də Amerikanın öz kosmik laboratoriyası, ISS Milli Laboratoriyası hər gün təkmilləşdirilir. Bu yaxınlarda, məsələn, Milli Laboratoriya gəmirici astronavtların qayğısına qalmaq üçün təchiz edilmişdir.

    Beləliklə, mən Milli Kosmosda Genlər müsabiqəsinə müraciət edərkən (yüzlərlə digər orta məktəb şagirdi ilə birlikdə) ISS Milli Laboratoriyasında həyata keçirilə biləcək və bəzi suallara cavab verməyə kömək edə biləcək bir sıra molekulyar biologiya təcrübələrini təklif etmək üçün dəvət olundum. kosmosda insan sağlamlığı ilə bağlı ən aktual suallar. Dəvət, əlbəttə ki, unikal məhdudiyyətlər dəsti ilə gəldi. Təklif olunan eksperimentlər orijinal və elmi cəhətdən aktual olmalı idi, lakin onlar həm də mümkün olmalı idilər ki, onlar nuklein turşusunun ardıcıllığı və ya axın sitometriyası kimi son, populyar elmi üsullardan istifadə edə bilməzdilər, çünki Milli Laboratoriyada sadəcə olaraq tələb olunan avadanlıq yoxdur. Təklifimi hazırlayarkən indiki kosmos alimlərinin astronavtın sağlamlığı ilə bağlı nə ilə maraqlandığını və həyata keçirildiyi təqdirdə onların tədqiqatlarını sürətləndirəcək və sadələşdirəcək hansı təcrübələri təklif edə biləcəyimi düşünməyə çalışdım.

    Mən təklifimi kosmosda insan telomerlərinin - xromosomların uclarında mühüm qoruyucu qapaqların öyrənilməsi ətrafında cəmləşdirməyi seçdim. Anormal telomer uzunluqları, istər çox uzun, istərsə də çox qısa olsun, müxtəlif toxumalarda çox sayda insan xəstəlikləri ilə əlaqələndirilir. Ümumiyyətlə, telomerlər kritik dərəcədə qısalırsa, hüceyrələr hüceyrə bölünməsinin dayandırıldığı bir qocalma vəziyyətinə keçirlər. İnsan bədəni yaşlandıqca, qocalmış hüceyrələr təbii olaraq müxtəlif toxumalarda yığılır. Fizioloji stress və telomer uzunluğunun aberrant tənzimlənməsi arasındakı əlaqələr yaxşı sənədləşdirilmişdir. Alimlər fərz edir ki, astronavtların kosmosa uçuş zamanı yuxu keyfiyyətinin aşağı olması, qeyri-adekvat qidalanma, mikroqravitasiya və kosmik radiasiya kimi stresslər kosmik missiyalar zamanı telomerlərin dinamikasında dəyişikliklərə və öz növbəsində toxumaların xüsusi qocalmasına və xəstəliyin əlamətləri.Bu fərziyyə hazırda kosmosda təxminən bir il ərzində astronavt Skott Kellinin bədənində baş verən dəyişikliklərin hərtərəfli təhlili olan NASA Əkizləri araşdırması tərəfindən sınaqdan keçirilir.

    ISS Milli Laboratoriyasının resursları çox az olduğundan, tədqiqat üçün alətlərə ehtiyac tədqiqatın özündən demək olar ki, daha aktualdır. Təklifimi hazırlayarkən mən ilk növbədə telomer dinamikasında dəyişikliklərin ölçülməsi ilə maraqlanırdım. Mən telomer uzunluğundakı dəyişiklikləri ölçmək üçün ənənəvi polimeraza zəncirvari reaksiya (PZR) texnologiyasından istifadə edən analizin kosmosda təsdiqini təklif etdim. İstifadə etmək istədiyim analiz Yerdəki telomer uzunluqlarını gücləndirmək və vizuallaşdırmaqla ölçmək üçün hazırlanmışdır (Şəkil 1-1), lakin xüsusi modifikasiyalarla ISS-də istifadə üçün unikal şəkildə uyğundur.

    Şəkil 1-1. Tək telomer uzunluğu analizi, STELA, telomer uzunluğunu ölçmək üçün ligasiya-PZR əsaslı bir üsuldur (Bendix et al., 2010.) 1

    Bununla belə, təklifin bir hissəsi təcrübələrim başa çatdıqdan sonra başqalarının mənim təcrübələrimi necə qura biləcəyini təsəvvür etmək idi. Mentorum, neyrobiologiya üzrə MIT PhD tələbəsi Dəniz Atabayın səxavətli köməyi ilə ISS-də insan orqanoid model sistemində, ibtidai orqan strukturlarını formalaşdırmağa qadir olan mədəni insan hüceyrələrinin telomer dinamikasının hipotetik tədqiqatını hazırladım. Dizayn xüsusi orqanoidlərdən istifadə etdi - məsələn, ürəyin formasını təqlid edən miokard orqanoidləri - uzun müddət ərzində ISS-də yetişdirilə bilər. Dövri olaraq orqanoid mədəniyyətlərdən DNT nümunəsi götürülə bilər və müvafiq analizlə telomer uzunluqları qiymətləndirilə bilər. Belə bir araşdırma tədqiqatçılara real vaxt rejimində, müxtəlif insan toxumalarında və orqan sistemlərində telomer uzunluğunun tənzimlənməsində dəyişikliklərlə bağlı suallara cavab verməyə imkan verəcəkdi.

    2016-cı ilin iyun ayında ilk elmi konfransım olan ISS Araşdırma və İnkişaf konfransında iştirak etmək üçün San Dieqoya getdim. Orada olarkən bir qrup münsif qarşısında öz təklifimi təqdim etdim və “Genes in Space” müsabiqəsinin qalibi seçildim. Konfransdan evə qayıdandan bəri hazırladığım təcrübələrimin 2017-ci ilin mart ayının sonlarında BKS-ə buraxılması planlaşdırılır. Onlar çatdıqda, onlar açılacaq və astronavt tərəfindən həyata keçiriləcək.

    Mən və bir çox digər lisey şagirdləri üçün Kosmosda Genlər unikaldır ki, onun əsas məqsədi şagirdin artıq gördüyü işi mükafatlandırmaq deyil, tələbəyə iş sahəsini genişləndirmək və əhəmiyyətini artırmaq imkanı verməkdir. onun işini ISS-ə göndərməklə. Bu, çox vaxt yalnız karyerasını keçmiş hökumət alimləri üçün mövcud olan bir fürsətdir.

    Bu fürsətin dəyəri, əksinə, ISS-də aparılan laboratoriya tədqiqatlarının vəziyyəti ilə daha da artır. Kosmik stansiyanın göyərtəsində əldə edilən elmi məlumatlara böyük tələbat olmasına baxmayaraq, Yer ətrafında fırlanarkən təcrübələrin aparılmasının çətinliyi kosmos molekulyar biologiyasının hələ çox erkən mərhələlərində olduğunu göstərir. Nəticə etibarı ilə, orta məktəb şagirdi, əvvəlcə mənə qeyri-real səslənsə də, əsas elmə qanuni və əhəmiyyətli yollarla töhfə verə bilər. Kosmosda həyata keçirilən ilk polimeraza zəncirvari reaksiya, bütün molekulyar biologiyanın əsaslandığı analiz, 2015-ci ildə Genlər Kosmosda qalib olan Anna-Sofiya Boqurayev tərəfindən hazırlanmışdır. Təcrübələrim iki DNT polimerazının orbitdə çox təkrarlanan nukleotid ardıcıllığını gücləndirmək qabiliyyətini yoxlayacaq. Onlar həmçinin kosmosda həyata keçirilən ilk DNT-nin (LAMP) kolorimetrik döngə vasitəçiliyi ilə izotermik gücləndirilməsini də əhatə edəcəklər. Kosmosdakı genlər mənə şəxsi elmi təhsilimdən insan biliyi və qabiliyyətinin həqiqi tərəqqisinə sıçrayış etməyə imkan verdi. Bunun yeniliyini qiymətləndirmək olmaz.

    1 Bendix, Laila, Peer Bendix Horn, Uffe Birk Jensen, Ivica Rubelj, and Steen Kolvraa. “Yeni Metodla Təxmin edilən Qısa Telomerlərin Yükü, Universal STELA, Qocalmış Hüceyrələrin Sayı ilə Əlaqədardır.” Yaşlanan Hüceyrə 9.3 (2010): 383-97. Veb.


    5 NƏTİCƏ VƏ GƏLƏCƏK İSTİQAMƏTLƏR

    Bu yazıda ümumiləşdirdiyimiz kimi, qocalmanın rolunun artıq stress və hüceyrə zədələnməsi kontekstində məhdud olmadığına dair tutarlı sübutlar mövcuddur. Periferik toxumalarda və qismən beyində həm fizioloji, həm də patoloji şəraitin tənzimlənməsində baş verir. MSS-də baş verməsi aydınlaşdırılmağa başlasa da, immun hüceyrələri (xüsusilə də anadangəlmə immun hüceyrələr) və qocalma arasındakı qarşılıqlı əlaqə onun müxtəlif simalarında ortaq məxrəc ola bilər (Şəkil 1). Beyin inkişafı zamanı SASP-ə aid olan çoxlu sayda immun molekullar, mikroqliya və astrositlərin mühüm töhfəsi ilə neyron və glial diferensasiya, sinaptik yetişmə və vaskulogenez kimi “beynin qurulmasının” bir neçə aspektində iştirak edir. Həqiqətən, qocalma və əlaqəli SASP reaksiyası tək bir vəziyyət deyil və onun son nəticəsi bir neçə amildən təsirlənə bilər. Onların bir çoxu toxuma mikromühitinin özünəməxsus molekulyar və hüceyrə sensorlarıdır, həm DNT zədələnməsinə, həm də ROS istehsalına səbəb olan xarici stressorların mövcudluğunda, həm də toxumaların yenidən qurulması və təmirini təşviq etmək məqsədi ilə inkişaf və qocalma kontekstində qocalmanı tetikler. Patoloji kontekstdə başa düşmək lazımdır ki, müxtəlif nevropatologiyalar zamanı beyin hüceyrələrində müşahidə olunan qocalma onların etiologiyasının bir hissəsidir və onların inkişafını dəstəkləyir, yoxsa görünüşü eyni xəstəliyin nəticəsidir. Molekulyar nöqteyi-nəzərdən, SASP-ni tənzimləyən DNT və stress molekullarının algılama mexanizmləri ehtimal rolu ola bilər. Yaşlanma induksiyası ilk növbədə həyat boyu rast gəlinən daxili və ətraf mühitin streslərinə qarşı qoruyucu reaksiya olaraq işə salına bilər, lakin zamanla davam edərsə və ya düzgün tənzimlənməzsə, bu, in vivo olaraq xəstəliyin baş qaldırmasına və qocalmanın digər mənfi təsirlərinə üstünlük verə bilər. Mikroglia bəzi fizioloji və patoloji şərtlər arasında salınma qabiliyyətinə malik vacib hüceyrə komponentini təmsil edə bilər. İnkişaf zamanı beyində neyron plastisiyanı tənzimləyir və neyrotransmitterləri və ionları tamponlayaraq, yerli qan axını modulyasiya edir və beləliklə, BBB keçiriciliyinə kömək edir. Bu, həmçinin astrositlər kimi digər patrul beyin hüceyrələri tərəfindən istehsal olunan və endotel hüceyrələrinin qocalmasından sonra istehsal olunan SASP spesifik kemokinlərlə birlikdə, öz növbəsində beyində hüceyrə rabitəsinin əsas orkestratoru kimi fəaliyyət göstərən periferiyadan immun hüceyrələri cəlb edə bilər. Qocalmanın başlaması və onun qonşu hüceyrələrə yayılması üçün lazım olan müxtəlif növ hüceyrələrin və vasitəçilərin incə tənzimlənməsi və qarşılıqlı təsiri, bu xəstə tarazlığın hər hansı bir dəyişməsinin nə üçün qocalmanın zərərli olduğu məlum olan şərtlərin yaranmasına səbəb ola biləcəyini izah edir. neyroiltihab, neyrodegenerasiya və qlioma başlanğıcı. Həm də vurğulamalıyıq ki, iltihab əleyhinə sitokinlərin və kemokinlərin bazal səviyyələri gənc beyinlə müqayisədə daha yüksək olsa da, qocalmış beyində iltihab əleyhinə vasitəçilərin artması ilə "beyin SASP fenotipini" təyin edə bilərik. mütləq patologiyalarla əksinə, patogenləri və zərərli zülalların yığılmasını öz-özünə tənzimləmək və aradan qaldırmaqla iltihab proseslərini həll etməyə xidmət edir. Bu kontekstdə biz inanırıq ki, qocalmanın başlanmasından bəri keçən vaxt və onun toxuma mühitinə parakrin təsirləri, immun reaksiya həddindən artıq stimullaşdırmanın olması ilə kəskinləşdiyi zaman qocalma reaksiyasındakı tarazlığa təsir edən başqa bir ipucudur, qoruyucu iltihab zərərli bir prosesə keçə bilər. neyrodegenerasiya və xərçəngə kömək edən neyroiltihab. Həqiqətən, morfoloji dəyişikliklər və xroniki subinflamatuar status baxımından anadangəlmə toxunulmazlığın qocalma xüsusiyyətləri AD və PD-də böyük rol oynayır, lakin xəstəliyin baş verdiyi proinflamatuar statusun həddini tapmaq üçün əlavə tədqiqatlara ehtiyac var və daha sonra fitri toxunulmazlıq daha çox inkişaf edir. xəstəliyi məhdudlaşdırır. Bundan əlavə, AD patogenezində və inkişafında astrosit disfunksiyasının rolunu daha yaxşı aydınlaşdırmaq və AD-də astrosit qocalmasının Aβ çökməsindən əvvəl və ya sonra olduğunu müəyyən etmək üçün daha geniş tədqiqatlar aparılmalıdır. Qlimfatik sistemin və meningeal limfa damarlarının beynin xaricində dərin boyun limfa düyünlərinə doğru və perivaskulyar/meningeal yollar vasitəsilə beynin içərisinə doğru iki istiqamətli daşıyıcı sisteminin bir hissəsi kimi meningeal limfa damarlarının əhəmiyyətini nəzərə alaraq, onların nəsil və ömrü boyu molekulyar sürücü kimi qocalmanın baş verməsi. Digər tərəfdən, qocalmanın zərərli təsiri və bu əlaqənin neyroinflamatuar və neyrodegenerativ şəraitdə (xüsusilə zülal yığılması ilə bağlı olanlar) hipo və ya hiperfunksiyası da gələcək tədqiqatlarla araşdırılmalıdır.

    Nəticə olaraq, qocalmanın bioloji və molekulyar əsaslarını və sağlam və xəstə beyində fərqli funksiyaları idarə edən hüceyrə qocalması ilə anadangəlmə toxunulmazlıq arasındakı qarşılıqlı əlaqəni başa düşmək klinik əhəmiyyətə malik olan problem və fürsətdir və yeni farmakoloji tədqiqatların müəyyənləşdirilməsinə səbəb ola bilər. uzunömürlü fərdlərdə nizamlanma pozulduqda fizioloji funksiyaları saxlamaq və ya bərpa etmək məqsədi daşıyır.


    Videoya baxın: Ruimtemanne in die ruimte (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Shereef

    Bəli, kiminsə bir fantaziyası var

  2. Mikagar

    is understood in two ways like this

  3. Trymian

    Düşünürəm ki, səhvə icazə verəcəksiniz. PM-də mənə yazın, biz onu idarə edəcəyik.

  4. Kazijinn

    Səhv edirsən. Mən mövqeyimizi müdafiə edə bilərəm. PM-də mənə yazın, müzakirə edəcəyik.

  5. Tashicage

    Nə diqqətəlayiq sual



Mesaj yazmaq