Dekodiranje životnog veka

Foto: Shutterstock

Istraživači su objavili dva članka koja detaljno opisuju promene u DNK, zajedničke ljudima i drugim sisarima u pogledu životnog veka i brojnih drugih svojstava, piše SciTech Daily.

„Otkrili smo da je životni vek sisara tesno povezan sa hemijskim modifikacijama molekula DNK, poznatim kao epigenetika, ili još tačnije – metilacija. U suštini, sisari sa dužim životnim vekom imaju izraženije obrasce DNK metilacije, dok vrste kraćeg životnog veka imaju slabije, ravnije obrasce metilacije“, rekao je Stiv Horvat, ekspert za proces starenja i profesor genetike i biostatike.

Preporučujemo

Džejson Ernst, profesor biološke hemije, kompjuterske nauke i kompjuterske medicine, kaže: „Tehnologija koju smo napravili da merimo nivoe metilacije DNK kod sisara zajedno sa uzorcima tkiva dobijenim od velike grupe istraživača dovela je do stvaranja visokospecifičnog skupa podataka, koji je, analiziran naprednim kompjuterskim i statističkim instrumentima, otkrio dublje razumevanje veze između metilacije DNK, životnog veka, starenja i drugih bioloških procesa kod sisara“.

Studije su fokusirane na metilaciju DNK ili citozinsku metilaciju, hemijsku modifikaciju citozina, jednog od četiri gradivna bloka DNK molekula.

Metilacija DNK je mehanizam kojim ćelije mogu da kontrolišu gensku ekspresiju – uključivanje ili isključivanje gena. Istraživači su se fokusirali na razlike u metilaciji DNK širom vrsta na lokacijama gde je sekvenca DNK generalno ista.

Da bi proučili efekte metilacije DNK, skoro 200 istraživača – kolektivno poznati kao Konzorcijum za metilaciju kod sisara – sakupili su i analizirali podatke o metilaciji iz više od 15.000 uzoraka životinjskih tkiva od 348 vrsta sisara. Otkrili su da promene u profilima metilacije veoma slične promenama u genetici tokom evolucije, pokazujući da postoji isprepletena evolucija genoma i epigenoma koja utiče na biološke karakteristike i osobine različitih vrsta sisara.

Neki od nalaza studije objavljene u časopisu Science:

– Metilacija, kao što pokazuju epigenetski „tragovi“ koje ostavlja, ima znatnu korelaciju sa maksimalnim životnim vekom kod sisara. Posmatrajući profile metilacije na DNK molekulu kao terenu sa ispupčenjima i udubljenjima, Horvat kaže da vrste sa dugim životima imaju izražena ispupčenja i udubljenja, nastala tokom produžene trudnoće i razvojnih perioda. Nasuprot tome, vrste koje žive kratko imaju kratke periode trudnoće i brz razvoj, što daje ćelije sa ravnijim, manje izraženim obrascem metilacije.

– Maksimalni životni vek neke vrste je povezan sa specifičnim razvojnim procesima, što sugeriše umešanost izvesnih gena i faktora genetske transkripcije.

– Citozini čiji nivoi metilacije koreliraju sa maksimalnim životnim vekom razlikuju se od onih koji se menjaju sa hronološkim dobom, što sugeriše da su molekularne putanje koje se odnose na prosečan životni vek neke vrste drugačije od onih koje određuju maksimalni životni vek te vrste.

– Evolucija funkcioniše ne samo na genetskom nivou, već i na epigenetskom nivou. „Naši rezultati pokazuju da je metilacija DNK predmet evolucionih pritisaka i selekcije“, kažu autori čija baza podataka je javno dostupna drugim istraživačima.

Horvat i konzorcijum istraživača koristili su jedan podskup baze podataka radi izučavanja profila metilacije 185 vrsta sisara. Identifikujući promene u nivoima metilacije koje se s godinama dešavaju kod svih sisara, oni su razvili „univerzalni svesisarski sat“, matematičku formulu koja može precizno da proceni starost kod svih vrsta sisara.

Horvat i tim sa Univerziteta uveli su 2011. godine koncept epigenetskog sata za merenje starosti, koristeći uzorke ljudske pljuvačke. Dve godine kasnije, Horvat je demonstrirao da metilacija citozina omogućava kreiranje matematičkog modela za procenu starosti svih ljudskih tkiva. Novi rad, koji opisuje univerzalne satove, pokazuje da jedna jedina formula može precizno da proceni starost tkiva i vrsta sisara.

Neki od nalaza studije objavljene u časopisu Nature Aging:

– Svesisarski satovi zadržavaju svoju visoku tačnost širom vrsta sa različitim životnim vekom, od miševa i pacova, koji žive kratko, do ljudi, šišmiša i kitova, koji žive dugo.

– Univerzalni svesisarski satovi predviđaju verovatnoću smrti kod ljudi i miševa, što sugeriše da bi mogli biti korisni za prekliničke studije. Stoga, intervencija koja preokreće epigenetsko doba kod nekog miša, prema tom satu, mogla bi biti primenljiva i na ljude.

– Studija je identifikovala specifične oblasti u genetskom materijalu ćelija koje ili dobijaju ili gube metilaciju sa hronološkim dobom.

– Istraživanje je otkrilo da razvojni geni imaju ulogu u funkcionisanju epigenetskih satova.

– Istraživanje povezuje razvojne putanje sa efektima hronološkog starenja i propadanjem tkiva. To opovrgava dugotrajno verovanje da starenje pokreće samo nasumično ćelijsko oštećenje koje se akumulira tokom vremena. Umesto toga, epigenetski efekti starenja prate predeterminisan „program“.

– Otkriće svesisarskih satova daje ubedljiv dokaz da su procesi starenja evoluciono stabilni – postojani tokom vremena – i blisko povezani sa razvojnim procesima kod svih vrsta sisara.

(Telegraf Nauka/SciTech Daily)