Почему обыкновенные землеройки живут всего два года, а гренландские киты — два столетия? И может ли ответ дать нам подсказку о том, как продлить нашу собственную, человеческую жизнь?
Максимальная продолжительность жизни каждого вида оценивается с использованием возраста его самого долгоживущего представителя, и у разных млекопитающих они различаются на порядки. Теперь ученые предполагают, что «эпигенетика» могла бы хотя бы частично объяснить эти различия. Первоначально они разместили свои выводы в ноябре 2023 года в базе данных препринтов. bioRxivа в пятницу (7 июня) исследование было опубликовано в журнале Достижения науки.
В то время как «генетика» — это изучение генов, «эпигенетика» — это изучение химических модификаций генов, которые усиливают или ограничивают их экспрессию, контролируя, какие гены включаются или выключаются. Эти модификации уже давно связано со старениемно новое исследование предполагает, что они также играют роль в определении максимального возраста.
Одной из таких модификаций является метилирование ДНК, добавление молекул, называемых метильными группами, к цитозину (С), одной из четырех «букв» кода ДНК. Метилирование часто происходит, когда C находится рядом с основаниями гуанина (G) в так называемых сайтах CpG в ДНК.
Связанный: «Биологическое старение» ускоряется во время сильного стресса, но его можно обратить вспять во время выздоровления.
Метильные группы, которые фиксируются на сайтах CpG, контролируют экспрессию генов с помощью влияние на то, какие регуляторные белки могут присоединяться к ДНК. Эти белки могут стимулировать или блокировать экспрессию генов, но метилирование изменяет форму молекулы ДНК, делая более или менее вероятным присоединение белков.
Используя эпигенетические данные 348 видов млекопитающих, исследователи обучили алгоритм машинного обучения предсказать максимальную продолжительность жизни каждого вида на основе закономерностей метилирования CpG. Алгоритм предсказал максимальную продолжительность жизни каждого вида в целом, но не продолжительность жизни какой-либо отдельной особи. Было даже возможно предсказать максимальную продолжительность жизни вида, не зная, от какого вида произошел образец. Новый учёный сообщил.
Исследование показывает, что метилирование CpG коррелирует с максимальной продолжительностью жизни, но причинно-следственная связь пока не выявлена.
«Я думаю, что это был увлекательный первый шаг к пониманию присущих видов различий в продолжительности жизни видов — то, что в этой области обсуждается уже давно», Джеймс Уайткоторый исследует старение в Университете Дьюка и не участвовал в этой работе, но сотрудничает с авторами в других проектах, рассказал Live Science.
Алгоритм давал приблизительные прогнозы для каждого вида, а это значит, что он не был абсолютно точным для каждого млекопитающего. Он предсказал, что максимальная продолжительность жизни пустынного хомяка составит 4,8 года, что точно соответствует самому старому зарегистрированному возрасту, но предсказал, что люди могут жить максимум 98 лет, хотя люди известно, что они достигают 119. Еще одним ограничением анализа является то, что метилирование CpG различается в разных тканях, таких как кровь и кожа, поэтому разные образцы дают разные прогнозы.
Другие эпигенетические факторы, не изученные в этом исследовании, также могут способствовать максимальной продолжительности жизни — например, гистоны. Они действуют как «катушки», которые наматывают ДНК, как нить, чтобы скрыть ее от ферментов, которые могут активировать гены, и взаимодействуют с метилированной ДНК, регулируя гены. CpG-метилирование определяет, какие участки ДНК преимущественно свернуты гистонами, например.
Связанный: Исследование предполагает, что беременность может ускорить «биологическое старение»
Однако соавтор исследования Вера Горбуноваэпигенетик из Университета Рочестера, сказал, что с помощью современных технологий будет сложно составить карту белков гистонов в геномах млекопитающих с тем же уровнем детализации, что и закономерности метилирования CpG.
Пока ученые не откроют биохимию, лежащую в основе того, как эпигенетика влияет на старение, неясно, может ли терапевтическое воздействие на эти эпигенетические особенности увеличить продолжительность жизни.
Заглядывая в будущее, «было бы интересно узнать, связаны ли эти закономерности метилирования ДНК с процессами, имеющими отношение к установленным признакам старения, таким как восстановление ДНК». Адив Джонсонбиогеронтолог из исследовательской компании Tally Health, которая не участвовала в этой работе, рассказал Live Science по электронной почте.
«По моему мнению, мы далеки от возможности продлить максимальную продолжительность жизни людей», — сказал Джонсон. «Я думаю, что нам нужно гораздо более глубокое и всестороннее понимание биологии старения, чтобы это стало реальностью ближайшего будущего».
Уайт согласился, предположив, что факторы, которые увеличивают продолжительность жизни, развивались вместе с другими генами у долгоживущих видов и могут не вызвать такого же положительного эффекта, если их ввести в короткоживущие виды с разными геномами. Однако Горбунова надеется найти терапевтическое применение своих исследований. Она сказала, что однажды, возможно, станет возможным воздействовать на эпигенетические ферменты, которые устанавливают или удаляют метильные группы на CpG.
«Эти ферменты могут быть весьма избирательными — нам просто нужно понять, как правильно их настроить», — сказала она. Это могло бы увеличить продолжительность жизни или замедлить старение, но на данный момент это остается спекулятивным.
Примечание редактора: эта статья была впервые опубликована 11 декабря 2023 г. и обновлена 7 июня 2024 г. после публикации соответствующего исследования в рецензируемом журнале.
Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые люди наращивают мышцы легче, чем другие или почему веснушки вылезают на солнце? Присылайте нам свои вопросы о том, как работает человеческое тело, чтобы сообщество@livescience.com с темой «Health Desk Q», и вы сможете увидеть ответ на свой вопрос на веб-сайте!
