Декодирање на животниот век

Истражувачите објавија два труда во кои се детализирани промените во ДНК споделена од луѓето и другите цицачи во однос на животниот век и бројни други особини, пишува SciTech Daily.

„Откривме дека животниот век на цицачите е тесно поврзан со хемиските модификации на молекулите на ДНК, познати како епигенетика, или поточно – метилација.

Во суштина, подолготрајните цицачи имаат поизразени модели на метилација на ДНК, додека пократковечните видови имаат послаби, порамни обрасци на метилација“, вели Стив Хорват, експерт за стареење и професор по генетика и биостатистика.

Џејсон Ернст, професор по биолошка хемија, компјутерска наука и компјутерска медицина, вели: „Технологијата што ја развивме за мерење на нивоата на метилација на ДНК кај цицачите заедно со примероци од ткиво добиени од голема група истражувачи доведе до создавање на високо специфичен збир на податоци, кој анализиран со напредни пресметковни и статистички алатки, откри подлабоко разбирање на врската помеѓу метилацијата на ДНК, животниот век, стареењето и другите биолошки процеси кај цицачите.

Студиите се фокусирани на метилација на ДНК или метилација на цитозин, хемиска модификација на цитозин, еден од четирите градежни блокови на молекулата на ДНК.

Метилацијата на ДНК е механизам со кој клетките можат да ја контролираат генската експресија – вклучување или исклучување на гените. Истражувачите се фокусираа на разликите во метилацијата на ДНК меѓу видовите на локации каде што секвенцата на ДНК е генерално иста.

За да ги проучат ефектите од метилацијата на ДНК, скоро 200 истражувачи – колективно познати како Конзорциум за метилација на цицачи – собраа и анализираа податоци за метилација од повеќе од 15.000 примероци од животинско ткиво од 348 видови цицачи. Тие откриле дека промените во профилите на метилација многу личат на промените во генетиката за време на еволуцијата, што покажува дека постои испреплетена еволуција на геномот и епигеномот што влијае на биолошките карактеристики и особини на различни видови цицачи.

Некои од наодите од студијата објавени во списанието Science:

– Метилацијата, како што покажуваат епигенетските „траги“ што ги остава, има значајна корелација со максималниот животен век кај цицачите. Гледајќи ги профилите на метилација на молекулата на ДНК како терен со испакнатини и вдлабнатини, Хорват вели дека долготрајните видови имаат изразени испакнатини и падови, формирани за време на продолжениот период на бременост и развој. Спротивно на тоа, краткотрајните видови имаат кратки периоди на бременост и брз развој, давајќи клетки со порамни, помалку изразени модели на метилација.

– Максималниот животен век на еден вид е поврзан со специфични развојни процеси, што укажува на вклученост на одредени гени и генетски транскрипциски фактори.

– Цитозините чии нивоа на метилација корелираат со максималниот животен век се разликуваат од оние што се менуваат со хронолошката возраст, што укажува на тоа дека молекуларните патишта поврзани со просечниот животен век на еден вид се различни од оние што го одредуваат максималниот животен век на тој вид.

– Еволуцијата работи не само на генетско, туку и на епигенетско ниво. „Нашите резултати покажуваат дека метилацијата на ДНК е предмет на еволутивни притисоци и селекција“, велат авторите, чија база на податоци е јавно достапна за други истражувачи.

Хорват и конзорциум истражувачи користеа подгрупа од базата на податоци за да ги проучат профилите на метилација на 185 видови цицачи. Со идентификување на промените во нивоата на метилација кои се случуваат со возраста кај сите цицачи, тие развија „универзален часовник на сите цицачи“, математичка формула која може точно да ја процени возраста кај сите видови цицачи.

Во 2011 година, Хорват и тим од Универзитетот го воведоа концептот на епигенетски часовник за мерење на возраста, користејќи примероци од човечка плунка. Две години подоцна, Хорват покажа дека метилацијата на цитозин овозможила да се создаде математички модел за проценка на староста на сите човечки ткива. Новиот труд, кој ги опишува универзалните часовници, покажува дека една формула може точно да ја процени староста на ткивата и видовите на цицачите.

Некои од наодите од студијата објавени во списанието Nature Aging:

– Часовниците од сите цицачи ја задржуваат својата висока точност кај видовите со различен животен век, од глувци и стаорци, кои живеат кратко, до луѓе, лилјаци и китови, кои живеат долго.

– Универзалните часовници за цицачи ја предвидуваат веројатноста за смрт кај луѓето и глувците, што сугерира дека тие може да бидат корисни за претклинички студии. Затоа, интервенцијата што ја менува епигенетската старост кај глувчето, според тој часовник, може да биде применлива и за луѓето.

– Студијата идентификуваше специфични области во генетскиот материјал на клетките кои или добиваат или губат метилација со хронолошката возраст.

– Истражувањата открија дека развојните гени играат улога во функционирањето на епигенетските часовници.

– Истражувањата ги поврзуваат развојните траектории со ефектите од хронолошкото стареење и распаѓањето на ткивата. Ова го побива долгогодишното верување дека стареењето е поттикнато само од случајно клеточно оштетување кое се акумулира со текот на времето. Наместо тоа, епигенетските ефекти од стареењето следат однапред одредена „програма“.

– Откривањето на часовниците со сите цицачи дава убедливи докази дека тие се процес и стареењето се еволуциски стабилни – постојани со текот на времето – и тесно поврзани со развојните процеси кај сите видови цицачи.