Процесс старения человека тесно связан не только с внешними изменениями тела, но и с незаметными изменениями в активности генов. С возрастом эпигенетический процесс метилирования ДНК — добавление или удаление метильных групп — становится менее точным, что приводит к изменениям экспрессии генов и снижению функции органов.
Генетики составили эпигенетический атлас старения
Международная команда генетиков под руководством Университета Монаша, Австралия создали самый полный на сегодняшний день эпигенетический атлас старения человека. Ученые проанализировали более 15 000 образцов тканей от людей разных возрастов.
Масштабный анализ метилирования ДНК в тканях человека выявил новые мишени для борьбы со старением. Lawrence Lawry/SPL
Эпигенетические паттерны представляют собой особые «метки» на ДНК, которые не изменяют саму генетическую последовательность, но влияют на активность генов. Это — система переключателей, которая определяет, какие гены будут «включены» или «выключены» в клетке. Основной механизм эпигенетики — это метилирование ДНК, при котором к определенным участкам ДНК присоединяются небольшие химические группы (метильные группы).
С возрастом эпигенетические паттерны меняются. Процесс метилирования ДНК становится менее точным — некоторые участки генома чрезмерно метилируются, в то время как другие, наоборот, теряют метильные группы.
Эпигенетические механизмы.
Новое масштабное исследование представляет наиболее полную картину того, как старение модифицирует наши гены. Ученые проанализировали паттерны метилирования ДНК в образцах человеческих тканей и обнаружили, что некоторые ткани стареют быстрее других. Сетчатка и желудок накапливают больше связанных со старением изменений метилирования ДНК, чем шейка матки или кожа.
Эпигенетический профиль старения
Исследователи создали открытый эпигенетический атлас, картировав изменения метилирования в 900 000 потенциальных участков ДНК у людей от 18 до 100 лет. Анализ показал значительные различия в уровне метилирования между тканями: от 35% в шейке матки до 63% в сетчатке.
Обзор эпигенетических изменений при старении. У молодых людей клетки каждого клеточного типа имеют сходную картину экспрессии генов, что во многом определяется наличием у каждой клетки сходной эпигенетической информации. В процессе старения эпигенетическая информация спорадически меняется в ответ на экзогенные и эндогенные факторы. Возникающее аномальное состояние хроматина характеризуется включением различных вариантов гистонов, изменением структуры метилирования ДНК, изменением структуры модификации гистонов, что приводит к привлечению различных модификаторов хроматина. Аномальное состояние хроматина в старых клетках включает измененные паттерны транскрипции и транскрипционный дрейф в популяции. Аномальное состояние хроматина в старых клетках также приводит к вставке в геном новых транспозируемых элементов и нестабильности генома, включая мутации ДНК.
«Мы хотели найти общий механизм старения, который проявляется во всех типах тканей», — говорит соавтор работы Максу Жак. Исследователи выявили несколько генов, изменения метилирования которых являются сильными биологическими маркерами старения в различных тканях.
Особое внимание привлекло семейство генов PCDHG, гиперметилирование которого связано с ускоренным снижением когнитивных способностей. Атлас может стать инструментом для поиска терапий против старения, позволяя лечить старение как целостный процесс, а не отдельные возрастные заболевания.