Oamenii de știință folosesc adesea „ceasuri epigenetice” pentru a măsura îmbătrânirea biologică, dar ceea ce face ca aceste ceasuri să bifeze nu este pe deplin înțeles. Acum, oamenii de știință au descoperit un indiciu: ceasurile sunt sincronizate cu mutații aleatorii care cresc în ADN pe măsură ce îmbătrânim.
Se știe de mult că, pe durata de viață umană, mutații se acumulează în ADN -ul celulelor. Acest lucru se întâmplă atunci când celulele se reproduc sau sunt expuse la insulte, cum ar fi radiațiile și infecția. În plus, odată cu vârsta, mecanismele care repară deteriorarea ADN -ului nu funcționează la fel de bine. Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc și mutațiile cresc, șansele de probleme imune, neurodegenerarea și cancerul cresc dramatic.
Dar mutațiile ADN nu spun întreaga poveste a îmbătrânirii.
Există, de asemenea, modificări moleculare care au loc ”pe ADN -ul„ ADN. Aceste modificări, cunoscute sub numele de modificări „epigenetice”, nu modifică direct codul de bază al ADN -ului. Mai degrabă, pornesc sau opriți genele sau își opresc volumul în sus sau în jos. Cercetările sugerează că modelul markerilor epigenetici asupra modificărilor ADN -ului în moduri previzibile pe măsură ce îmbătrânim, iar ceasurile epigenetice funcționează urmărind acele tipare și apoi estimând „vârsta biologică” a unei anumite persoane sau țesut.
Noul studiu, publicat pe 13 ianuarie în jurnal Îmbătrânirea naturiileagă aceste schimbări genetice și epigenetice împreună într -un mod nou.
Înrudite: Sarcina poate accelera „îmbătrânirea biologică”, sugerează studiul
„Este un studiu important”, a spus Jesse Poganikun investigator la Brigham and Women’s Hospital și instructor în medicină la Harvard Medical School, care nu a fost implicat în cercetare.
„Oamenii critică foarte pe bună dreptate natură așa-numită cutia neagră a ceasurilor epigenetice”, a spus el pentru Live Science. Există multe întrebări cu privire la ceea ce determină schimbările epigenetice pe care le vedem și dacă schimbările în sine conduc de fapt îmbătrânesc sau sunt doar o reflectare a acesteia – cum ar fi ridurile sunt un semn al îmbătrânirii pielii, nu o cauză a acesteia.
„Orice înțelegere suplimentară a mecanismelor de bază care sunt în joc ne va ajuta în cele din urmă să avansăm terenul”, a spus Pogank.
O cascadă de schimbări
Noul studiu a început cu coautor de studiu senior Dr. Steven Cummingsdirector executiv al Centrului de coordonare din San Francisco de la Universitatea din California (UC), San Francisco, care a teoretizat că mutațiile genelor pot fi direct legate de modificările măsurate de ceasuri epigenetice. Și, în cele din urmă, „asta am găsit”, a spus Cummings, care este, de asemenea, un om de știință de cercetare senior la Sutter Health din California Pacific Medical Center Research Institute.
„Cei doi au fost foarte corelați”, a spus el pentru Live Science.
Pentru a explica raționamentul din spatele acestei teorii, să despăgubim un pic de chimie.
Un mod comun de epigenetică, pe care se bazează majoritatea ceasurilor epigenetice, se numește metilare ADN. Aceasta implică molecule numite grupări metil care se blochează pe citozină (c), una dintre cele patru litere din codul ADN -ului. Acest lucru se întâmplă în primul rând în locurile din moleculele de ADN unde C se află lângă Guanină (G), cunoscute sub numele de site -uri CPG. Dar dacă există o mutație și fie modificările C sau G, acel site nu mai este CPG și, prin urmare, este mult mai puțin probabil să fie metilat.
„Acesta este un mod în care o mutație ar putea provoca o schimbare a metilizării-o pierdere de metilare”, a declarat coautorul senior al studiului Trey Idekerprofesor la Școala de Medicină a UC San Diego și Școala de Inginerie Jacobs.
„Și se dovedește, opusul ar putea fi de fapt adevărat”, a adăugat Ideker. Metilarea poate, la rândul său, să influențeze acolo unde apar mutații ADN. Dacă o grupare metil se atașează la o anumită parte a C, acest lucru poate stârni un reacție chimică care destabilizează Cfăcând mai probabil să se mute mai târziu, a explicat Ideker.
Având în vedere această apăsare și tracțiune între mutații și metilare, echipa s -a întrebat dacă ar putea lega aceste procese interdependente înapoi la îmbătrânire.
Pentru a face acest lucru, autorul de studiu principal Zane Kochstudent la doctorat în bioinformatică la UC San Diego, s-a uitat la două baze de date existente: Atlasul genomului cancerului și analiza pan-cancer a genomilor întregi. Dintre acestea, echipa a atras date de mutație și metilare de la mai mult de 9.330 de pacienți cu cancer. Majoritatea datelor proveneau din biopsiile tumorale, dar un subset de pacienți a avut, de asemenea, probe prelevate din țesuturi normale, necanceroase. Este dificil să găsești seturi de date comparativ mari, atât cu date genetice, cât și epigenetice, a menționat Ideker.
Încrizând numerele, cercetătorii au descoperit că site -urile CPG mutate au purtat mai puțin metilare decât site -urile CPG nemutate. Mai mult, mutațiile păreau să coincidă cu un efect de ondulare mai larg: siturile CPG intacte situate în apropierea acestor mutanți erau „izbitor de hipermetilate”, prin comparație. Și aceste efecte de ondulare ar putea fi observate până la 10.000 de scrisori pe fiecare parte a mutației.
„Este ca și cum o explozie de schimbare de metilare se întâmplă în jurul acestei mutații”, a spus Ideker, dar încă nu știm de ce sau cum se întâmplă asta, sau momentul exact al evenimentului se întâmplă mai întâi. „Tot ce știm este că există această relație foarte clară”.
Înrudite: Noul test „îmbătrânire biologică” vă prezice șansele de a muri în următoarele 12 luni
Văzând această relație, echipa a construit apoi ceasuri pe baza acestor modele de schimbare genetică și, respectiv, epigenetică. Ambele ceasuri au făcut predicții similare ale vârstei. Pe scurt, cele două ceasuri par a fi sincronizate.
Ce ne poate spune asta despre îmbătrânire? S -ar putea ca schimbările genetice și epigenetice să se întâmple ambele în aval de un alt proces care este de fapt adevăratul șofer al îmbătrânirii. Cu toate acestea, Cummings favorizează o teorie diferită: că mutațiile ADN determină îmbătrânirea și că epigenetica reflectă pur și simplu acest proces.
Dacă acesta este cazul, oamenii de știință din încercarea de a inversa sau de a îmbătrâni îmbătrânirea se confruntă cu o provocare. „Vor trebui să -și dea seama cum este să inversăm mutațiile somatice care stau la baza”, a spus Cummings, mai degrabă decât să reglați doar markerii epigenetici deasupra ADN -ului.
Mai multe cercetări vor trebui făcute pentru a explica pe deplin concluziile studiului și relația lor cu îmbătrânirea. Pentru început, studiul actual a privit doar țesuturile de la persoane cu cancer, astfel încât rezultatele trebuie să fie replicate la indivizi fără boală, a spus Pogank. În plus, probele de țesut de la fiecare individ au fost prelevate la un moment dat, astfel încât echipa nu a putut observa în mod direct schimbările care se desfășoară odată cu vârsta, a adăugat el.
Ideker a sugerat că, în viitoarele experimente de laborator, oamenii de știință ar putea declanșa mutații în celule și apoi să monitorizeze orice modificări epigenetice care se desfășoară. Studiile pe termen lung asupra oamenilor, care urmează oamenii de-a lungul timpului, ar putea da, de asemenea, un sentiment de fenomen mai întâi sau dacă este într-adevăr o interacțiune continuă între cei doi, a spus Pogank.
Împreună, aceste studii viitoare ar arunca o nouă lumină asupra a ceea ce face ca ceasurile epigenetice să bifeze și, mai pe larg, ceea ce ne face să îmbătrânim.
„Chiar și dezvoltatorii și utilizatorii grei ai ceasurilor recunosc că aceasta este o limitare – că nu înțelegem cum funcționează”, a spus Pogank. „Cu cât înțelegem mai mult despre cum funcționează, cu atât vom înțelege mai mult despre contextul în care să le aplicăm”.
Comentarii recente