블로그

Jun 05, 2023

C. elegans 노화는 자기에 의해 가속화됩니다

Nature Communications 14권, 기사 번호: 4381(2023) 이 기사 인용 3815 액세스 97 Altmetric Metrics 세부 정보 생식 후 C. elegans에서 파괴적인 체세포 바이오매스 용도 변경

Nature Communications 14권, 기사 번호: 4381(2023) 이 기사 인용

3815 액세스

97 알트메트릭

측정항목 세부정보

생식 후 C. elegans에서 파괴적인 체세포 바이오매스 용도 변경은 최근 밝혀진 바와 같이 배출되어 애벌레 자손을 위한 식품으로 사용될 수 있는 노른자의 생산을 지원합니다. 이는 태평양 연어와 같은 정종 유기체의 전형적인 자살적 번식 노력(생식 사망)을 연상시킵니다. C. elegans가 생식 사망을 나타낼 가능성을 조사하기 위해 Caenorhabditis 및 Pristionchus 속의 형제 종 쌍을 자웅동체 및 암컷과 비교했습니다. 우리는 난황 배출과 주요 해부학적 변화를 포함하는 구성적 초기 병리가 역시 수명이 짧은 자웅동체에서만 발생한다고 보고합니다. 더욱이, 자웅동체에서만 생식선 제거가 노화 병리를 억제하고 수명을 현저하게 증가시킵니다. 이는 C. elegans가 생식선 절제에 의해 억제되는 생식 사망을 나타낸다는 가설과 일치합니다. 만일 이것이 맞다면, 이는 C. elegans와 대부분의 고등 유기체 사이의 노화 과정에 큰 차이가 있음을 의미하며 C. elegans 노화의 탁월한 가소성을 잠재적으로 설명할 수 있습니다.

노화의 메커니즘은 semelparous 및 iteroparous 생활사를 가진 유기체마다 다를 수 있습니다. Semelparous 종은 단 한 번의 번식 에피소드만을 나타내며, 이는 종종 너무 강렬한 번식 노력으로 인해 급속한 죽음(생식 사망)으로 이어지는 경우가 많습니다1,2. 단핵식물에서 태평양 연어에 이르기까지 정상 생식 사망을 보이는 유기체는 다양합니다. 대조적으로, 대부분의 포유류를 포함하는 반복산 종은 여러 차례의 번식이 가능하고 보다 점진적인 노화 과정을 경험합니다.

semelparity라는 용어의 의미를 정확하게 말하면: 단일 생식 에피소드를 가진 모든 유기체가 생식 사망을 나타내지는 않지만 일부 유기체가 생식 사망을 나타내더라도 semelparity라는 용어는 생식 사망을 나타내는 semelparous 유기체를 구체적으로 나타내는 데 종종 사용됩니다. 동시에, 단 한 번의 생식 에피소드만 있는 유기체에서 생식 사망의 발생은 용어의 두 번째 의미에서 semelparity를 ​​결정합니다.

1970년대 후반부터 선충류 Caenorhabditis elegans는 노화의 원인을 이해하기 위한 모델 유기체로 집중적으로 사용되었습니다. 이로 인해 이 종3,4,5에서 노화 시 매우 높은 수준의 가소성이 발견되었으며 수명이 최대 10배 증가한 것으로 관찰되었습니다6. C. elegans는 특히 생식과 관련된 기관에 영향을 미치는 노화 병리의 심각도와 특이하게 초기에 나타나는 경우도 흔하지 않습니다7,8,9,10,11,12. 생식 후 C. elegans 자웅동체에서 장내 바이오매스는 노른자로 전환되어 장 위축 및 노른자 축적을 초래합니다9,13. 우리는 최근 번식 후의 산모가 성장과 번식을 지원하는 애벌레 자손이 소비하는 우유(또는 "노른자 우유")로 기능할 수 있는 노른자를 배출한다는 것을 보여주었습니다14.

바이오매스 용도 변경이 장기 퇴행을 촉진하는 이러한 유형의 자기 파괴적인 번식 노력은 생식 사망을 겪는 정상 유기체에서 종종 발생합니다. 생식선을 제거하면 C. elegans와 태평양 연어 모두의 수명이 크게 증가하며 후자의 경우 생식 사망을 억제합니다5,15. 단일 생식 에피소드와 함께 고려하면, 이러한 관찰은 C. elegans 수명의 현저한 가소성이 생식 사망 억제의 기능, 즉 이 종이 semelparous일 가능성을 높입니다.

또 다른 가설적 가능성은 자웅동체의 결과로 C. elegans에서 생식 사망이 진화했다는 것입니다. Caenorhabditis 속의 선충류 종은 임질성(암컷과 수컷의 수가 거의 동일)이거나 남성형(자가수정 자웅동체 및 희귀 수컷)입니다. 전립선 자웅동체염(정자가 먼저 생성된 다음 난모세포가 생성됨)을 통해 C. elegans는 새로운 음식 패치를 신속하게 식민지화할 수 있지만 자체 정자의 고갈로 인해 생식 기간이 짧아집니다16,17. 체세포 바이오매스를 노른자로 전환하여 자손에게 먹이는 능력은 번식 후 C. elegans가 이러한 비용을 줄이고 포괄적인 적합도를 촉진할 수 있도록 해줄 수 있습니다14. 만약 정확하다면, 이것은 Caenorhabditis hermaphrodites에서는 생식 사망이 일어날 것이지만 암컷에서는 일어나지 않을 것이며, 수컷과의 짝짓기를 통한 의무적 번식이 더 긴 생식 기간을 지원한다는 것을 예측합니다.