Dlouhověcí králové a královny termitů aktivují telomerázu ve svých somatických orgánech
Reprodukční jedinci eusociálního hmyzu jsou obdařeni obdivuhodnou dlouhověkostí. Délka jejich života významně překračuje délku života nereprodukčních členů kolonií, jako jsou dělníci a vojáci, či délku života soliterního hmyzu. V této studii jsme testovali možnou korelaci mezi aktivací telomerázy a délkou života termitích kast.
Obrázek 1. Telomerázová katalytická aktivita, identifikace telomerických repetic a délek telomer v P. simplex a) Elektroforetická separace produktů TRAP. b) (TTAGG)n-specifické sondy navázané na telomery metafázních chromosomů pomocí FISH. (c) Analýza terminálních restrikčních fragmentů (TRF) somatické genomové DNA (gDNA) z různých kast. (d) TRF analýza somatické gDNA ze dvou různých vývojových fází dělníků.
Při hledání mechanismů, které jsou základem dlouhověkosti u termitích králů a královen, jsme se zaměřili na aktivitu telomerázy. Telomeráza je enzym, který prodlužuje koncové části chromosomů, tzv. telomery. Aktivita telomerázy je známa především díky své spojitosti s regulací dlouhověkosti a procesem stárnutí u obratlovců. Role telomerázy v regulaci délky života hmyzu, včetně eusociálních taxonů, je ovšem prostudována jen velmi okrajově.
V této studii jsme testovali možnou korelaci mezi aktivací telomerázy a délkou života termitích kast. Pomocí našeho hlavního modelu, Prorhinotermes simplex, jsme charakterizovali genovou a proteinovou strukturu TERT (katalytická podjednotka telomerázy), včetně transkriptu a variant proteinů, kvantifikovali transkript TERT a hladinu proteinu TERT, aktivitu telomerázy (Obrázek 1a) a délku telomer (Obrázek 1c, d), a to v různých kastách, vývojových stádiích a orgánech P. simplex. Ukázali jsme významnou souvislost mezi očekávanou délkou života zástupců jednotlivých kast a somatickou aktivací telomerázy, tj. významné zvýšení telomerázové aktivity a množství proteinu TERT jsme pozorovali u primárních i neotenických králů a královen ve srovnání s dělníky a vojáky. Ke stejnému pozorování jsme došli analýzou dalších druhů termitů s odlišnou strukturou kastovního systému.
Protože aktivace telomerázy byla pozorována také ve tkáních, u nichž se předpokládá nízká mitotická aktivita, výsledky kontrastují s konvenčním pohledem na telomerázu, jejíž aktivita by měla být nízká nebo žádná u dospělců v somatických orgánech, které mají nízký proliferační potenciál.
U P. simplex a dvou dalších termitích druhů jsme studovali telomerickou délku. Telomery ve všech studovaných orgánech a druzích byly relativně dlouhé (do více než 50 kb) a nevykazovaly rozdíly v délce, které by mohly vysvětlovat rozdílnou dlouhověkost nebo pozorované rozdíly v aktivitě a množství telomerázy. Dospěli jsme tedy k závěru, že ačkoli je naše pozorování v souladu s široce předpokládanou souvislostí mezi telomerázou a dlouhověkostí, potenciální mechanismus prodloužení života reprodukčních jedinců eusociálního hmyzu pomocí telomerázy zůstává neznámý.
Koubová J., Pangrácová M., Jankásek M., Lukšan O., Jehlík T., Brabcová J., Jedlička P., Křivánek J., Čapková Frydrychová R., Hanus R. (2021) Long-lived termite kings and queens activate telomerase in somatic organs. Proceedings of the Royal Society B 288: 20210511. doi: 10.1098/rspb.2021.0511.
