DAF-2

DAF-2 הוא הגן הביולוגי הראשון שהתגלה, אשר הוכח, שביטול או ניטרול פעילותו יכולים לגרום לאריכות ימים, או לחלופין, פעילותו הרגילה גורמת לקיצור משך החיים. פרופסור סינתיה קניון, מגלת הגן, כינתה אותו לפיכך: The Grim Reaper Gene או בעברית, גן מלאך המוות.

הגילוי

ב-1993 הצליחה הגנטיקאית האמריקאית פרופסור (אוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו) סינתיה קניון (נולדה ב-1954) לזהות ולהרוס גן ספציפי אחד בנמטודה, הקרויה Caenorhabditis elegans, ובכך לגרום להכפלת משך חייה של התולעת הזעירה. קניון קראה לגן זה בשם DAF-2. גן זה, או לפחות גן הדומה לו מאוד בהרכבו, מצוי גם בבעלי חיים מפותחים יותר, לרבות ב-DNA האנושי.
במהלך עשרים השנים שלאחר מכן גילתה קניון גנים נוספים שניתן לשנותם ולהאריך את משך חייה של התולעת עד פי שישה ויותר ממשך החיים הטבעי שלה, עד למקסימום של 144 יום במקום משך החיים הטבעי הממוצע של הנמטודה - 20 יום. חשוב לציין בהקשר זה גם, כי התולעת הזעירה שומרת על נעוריה במשך חלק ניכר מתוספת החיים שניתנה לה, דהיינו, אין מדובר רק בעצם הארכת החיים, אלא בהארכת החיים האיכותיים. פרופסור קניון גם גילתה לאחר מכן, שהריסתו או ניטרולו של גן אחר, DAF-16, שגם לו יש מקבילה אנושית, יכולים לחולל את התהליך ההפוך ולקצר בחזרה בחצי את משך חייה של אותה נמטודה, כלומר פעילותו הרגילה של גן זה גורמת לאריכות ימים. פרופסור קניון כינתה לפיכך את הגן הזה בשם elixir gene - גן סם החיים.

פעולתו של הגן

הגן DAF-2 מקודד ליצירתו של הקולטן או הרצפטור, אשר קולט את ההורמון IGF-1. שמו של ההורמון הזה הוא קיצור של Insulin-like growth factor 1, או בעברית - פקטור גדילה דמוי אינסולין 1. מדובר בסוג של הורמון גדילה, בעל הרכב מולקולרי דומה מאוד לזה של אינסולין. IGF-1 ממלא תפקיד חשוב בבניית הגוף והאיברים השונים בעת הגדילה, וגם בתהליכים אנאבוליים (בונים) בגוף, לאחר גמר הגדילה. הגן DAF-2 ממלא אם כן את התפקיד המשלים, על ידי הקידוד לרצפטור של ההורמון הזה, דהיינו, הוא הגורם המאפשר לתאי המטרה לקלוט לתוכם את ההורמון.
כיום ידוע, כי, משהסתיימה גדילתו של בעל החיים, בין אם מדובר בנמטודה ובין אם האדם, ההורמון מתחיל למלא תפקיד חשוב בהזדקנותם ודעיכתם. פגיעה בגן המקודד או יוצר את הרצפטור לקליטתו של ההורמון, מסבירה אם כן היטב איך היא גם מאריכה את משך החיים. עם זאת, ברור שהפגיעה ביכולת לקלוט את ההורמון פוגעת גם בתפקודיו הבונים, האנאבוליים, הפעילים גם לאחר גמר הגדילה, כך שהריסתו של הגן DAF-2 גורמת במקביל גם לגידול בתמותה, למשל עקב העדר יכולת לתקן איברים שנפגעו במחלות שונות.
במהלך כעשרים השנים שעברו לאחר הגילוי של הגן DAF-2, התגלו גנים דומים נוספים, המקודדים לרצפטורים לאינסולין עצמו כמו גם למולקולות דמויות אינסולין אחרות, ולהורמון הגדילה והסתבר, כי ניתן להאריך בצורה משמעותית את תוחלת החיים הממוצעת וגם המקסימלית של כל בעלי החיים ככל הנראה, כלומר לרבות האדם, אם הורסים את DAF-2 או דומיו.

הפעולה הביוכימית

התהליך הביוכימי הרלוונטי מתחיל בעלייה של רמות IGF-1. קולטני ההורמון נכנסים כתוצאה מכך לתהליך הקרוי Phosphorylation cascade או בעברית - מפל זירחון, שבו אנזים אחד גורם לפוספורילציה של אנזים אחר, הגורם מצידו לזירחון של אלפי חלבונים. בתהליך זה עובר זירחון, בין השאר גם החלבון DAF-16 הנוצר על ידי גן סם החיים. DAF-16 מזורחן הוא בלתי פעיל, כך שרמה גבוהה של IGF-1 מנטרלת את סם החיים.

דיאטת רעב והגנים לחיים ולמוות

מזה שנים רבות ידוע כי הפחתת צריכת הקלוריות של חיות מעבדה מאריכה את חייהן בצורה משמעותית. פרופסור קניון גילתה את המנגנון הגנטי הכרוך בתופעה זו. מסתבר כי הוספת פחמימות לדיאטה של נמטודות גורמת לכך שהן מייצרות יותר אינסולין, כדי לסלק את עודף הסוכר מהדם. עודף האינסולין גורם מצידו ליותר פעילות של DAF-2 לקליטתו, כלומר עודף פעילות של גן מלאך המוות. וההפך כמובן קורה, כאשר כמות הסוכרים בדם יורדת. כתוצאה, דיאטה עתירת פחמימות מקצרת את החיים בצורה משמעותית ודיאטת רעב מאריכה אותם.
מסתבר שגן סם החיים, שהריסתו או ניטרולו גורמים לצמצום משך החיים, מאבד מפעילותו על ידי תוספת של אפילו 2% בלבד, לדיאטת הגלוקוז שמקבלת אותה תולעת זעירה.
תגלית זו גרמה לכך שקניון עצמה נכנסה מאותו יום ואילך לדיאטה מעוטת סוכרים.