Pogonska snaga biološkog starenja možda nije ono što smo mislili

Nova studija povlači granicu između slučajnih genetskih mutacija i predvidljivih epigenetskih promena za merenje biološkog starenja.

Naučnici često koriste „epigenetske satove“ radi merenja biološkog starenja, ali šta pokreće te satove nije potpuno shvaćeno. Sad je otkriven trag: satovi su sinhronizovani sa slučajnim mutacijama koje se javljaju u DNK dok starimo.

Preporučujemo

Odavno se zna da se tokom ljudskog životnog veka mutacije akumuliraju u DNK ćelija. To se dešava kad se ćelije replikuju ili su izložene udarima poput zračenja i infekcija. Osim toga, dok starimo mehanizmi za popravku oštećenja DNK gube delotvornost. Sa starenjem i nagomilavanjem mutacija, verovatnoća imunskih problema, neurodegeneracije i kancera takođe raste dramatično.

Međutim, mutacije DNK nisu cela priča o starenju.

Takođe postoje molekularne promene „povrh“ DNK. Ove izmene, poznate ka „epigenetske“ promene, ne menjaju direktno osnovni kod DNK. Umesto toga, one uključuju ili isključuju gene, ili ih pojačavaju ili smanjuju.

Istraživanje sugeriše da se obrazac epigenetskih markera na DNK menja na predvidljive načine dok starimo, a epigenetski satovi rade prateći te obrasce i onda procenjujući „biološku starost“ date osobe ili tkiva.

Nova studija povezuje ove genetske i epigenetske promene na nov način.

Ljudi s pravom kritikuju prirodu „crne kutije“ epigenetskih satova. Postoji mnogo pitanja o tome šta pokreće epigenetske promene koje vidimo i da li same promene zapravo pokreću starenje ili su samo njegov odraz – kao što su bore znak starenja kože, a ne uzrok, kaže Džesi Poganik iz Bolnice Brigam i Harvardske medicinske škole.

Kaskada promena

Nova studija je počela pošto je dr Stiven Kamings sa Kalifornijskog univerziteta u San Francisku teoretisao da su genske mutacije možda direktno povezane sa promenama koje mere epigenetski satovi. Na kraju smo to i otkrili – veoma visoku korelaciju, kaže on.

Potrebno je malo hemije da bismo razumeli tu teoriju.

Jedan uobičajen model epigenetike, na kom je bazirana većina epigenetskih satova, naziva se DNK metilacija. Molekuli zvani metil grupe se zakače za citozin (C), jedno od četiri slova u kodu DNK. To se prvenstveno dešava na mestima u molekulima DNK gde se C nalazi pored guanina (G), poznatim kao CpG mesta. Međutim, ako postoji mutacija i promene C ili G, to mesto više nije CpG i stoga je mnogo manja verovatnoća da će biti metilisano.

To je način na koji mutacija može da izazove promenu u metilaciji – gubljenje metilacije. Može biti i suprotno – metilacija može uticati na to gde se pojavljuju mutacije DNK. Ako se metil grupa zakači na određeni deo C, može doći do hemijske reakcije koja destabilizuje C, čineći verovatnijim da će mutirati kasnije.

Imajući u vidu ovaj odnos između mutacija i metilacije, istraživači su se zapitali mogu li povezati ove uzajamno zavisne procese sa starenjem.

Iz postojećih baza podataka su izvučeni podaci o mutaciji i metilaciji za više od 9.330 pacijenata sa kancerom. Otkriveno je da mutirana CpG mesta imaju manje metilacije nego nemutirana. Štaviše, izgledalo je da mutacije koincidiraju sa širim efektom talasa: neoštećena CpG mesta u blizini ovih mutacija bila su „izraženo hipermetilisana“. I ovi efekti talasa mogli su biti viđeni u obimu do 10.000 slova sa svake strane mutacije.

Kao da se neka eksplozija metilacione promene dešava oko mutacije, ali još ne znamo zašto ili kako se to dešava, ili tačan vremenski sled događaja, kažu istraživači. Sve što znamo je da postoji ovaj veoma jasan odnos.

Zatim su napravljeni satovi na bazi tih obrazaca genetske i epigenetske promene. Oba sata su dala slična predviđanja starosti. Ukratko rečeno, izgleda da su ta dva sata sinhronizovana.

Šta nam to može reći o starenju? Može biti da se i genetske i epigenetske promene dešavaju nakon nekog drugog procesa koji je istinski, temeljni pokretač starenja. Međutim, Kamings je skloniji drugačijoj teoriji: da DNK mutacije pokreću starenje i da epigenetika prosto odražava taj proces.

Ako je tako, naučnici koji rade na preokretanju ili odlaganju starenja suočavaju se sa izazovom. Moraće da otkriju kako da preokrenu temeljne somatske mutacije, a ne samo da poprave epigenetske markere na DNK.

Potpuno objašnjenje zahteva još istraživanja. Prvo, studija je posmatrala samo tkiva ljudi sa kancerom, tako da nalazi moraju da se replikuju kod individua bez te bolesti. Osim toga, uzorci tkiva svake osobe su uzeti u jednom trenutku u vremenu, tako da nisu mogle direktno da se posmatraju promene koje se dešavaju tokom starenja.

U budućim laboratorijskim eksperimentima, naučnici bi mogli da izazovu mutacije u ćelijama i zatim prate epigenetske promene koje se dešavaju. Dugoročna istraživanja koja prate ljude tokom vremena takođe bi mogla dati uvid u to koji fenomen se dešava prvi, ili je zaista u pitanju kontinuirana interakcija između dva fenomena.

Buduće studije bi zajedno bacile novo svetlo na uzrok kucanja epigenetskih satova i, opštije, našeg starenja.

Čak i oni koji ih razvijaju i uveliko koriste priznaju da ne razumemo kako ti satovi rade. Što više budemo razumeli kako rade – više ćemo razumeti kontekst za njihovu primenu.

(Telegraf Nauka/Live Science)