Эпигенетические часы определяют биологический возраст. До сих пор было неясно, почему они настолько надежны. Исследователи из Йены добились прорыва.
Как говорится, вам столько лет, на сколько вы себя чувствуете. На самом деле биологический возраст может существенно отличаться от календарного, поскольку люди стареют с разной скоростью. Частично это связано с образом жизни: люди по-разному питаются, по-разному занимаются спортом и испытывают разный уровень стресса.
Подробности читайте после объявления
Но факторы окружающей среды и болезни также могут привести к тому, что процесс старения будет происходить с разной скоростью. Все это оказывает влияние на организм человека и всю его биологию. Поэтому люди одного календарного возраста могут ощущать и разный возраст.
Это также объясняет, почему некоторые люди умирают раньше других (если они не пострадали в результате несчастного случая или серьезного заболевания): они просто стареют быстрее, их биологический возраст значительно превышает хронологический. С другой стороны, даже в пожилом возрасте можно оставаться в отличной форме. В этом случае биологический возраст ниже календарного.
Метилирование ДНК: от открытия Хорвата к важнейшему биомаркеру
Эпигенетические часы использовались в течение нескольких лет для измерения этих различий. Они используют эпигенетические маркеры. В большинстве случаев используется возрастной характер сайтов метилирования ДНК. Эти химические метки на ДНК могут влиять на то, какие гены «включаются», а какие нет.
В 2013 году исследователь старения Стив Хорват обнаружил, что некоторые из этих переключателей систематически меняются по мере того, как мы становимся старше. Предиктор возраста, разработанный Хорватом на основе 353 выбранных сайтов метилирования CpG, позволил точно предсказать биологический возраст человека.
Сегодня эпигенетические часы являются одними из наиболее важных биомаркеров в исследованиях старения, и их надежность не вызывает никаких сомнений.
Подробности читайте после объявления
Поскольку биологический возраст почти всегда близок к календарному, для определения фактического возраста человека иногда используются эпигенетические часы. Например, когда беженцы утверждают, что они несовершеннолетние, хотя выглядят значительно старше. В таких случаях эпигенетические часы могут дать конкретные подсказки.
Эпигенетические часы как «черный ящик»: загадка того, как они работают
Однако до сих пор существует проблема: даже если эпигенетические часы точны, ранее было неясно, какие биологические процессы на самом деле отражают эти часы. Поэтому в профессиональных кругах возрастные часы также называют «черными ящиками».
Исследователи из Института Лейбница по исследованию старения – Института Фрица Липмана (FLI) в Йене теперь взяли на себя эту задачу. Вместе с учеными из Иерусалима, Эдинбурга и Лондона они в первую очередь исследовали сегменты генов, которые используются в установленных эпигенетических часах.
«Эпигенетические часы обеспечивают впечатляюще точные предсказания хронологического возраста. Однако до сих пор мы знаем на удивление мало о биологических механизмах, лежащих в основе этих предсказаний», — объясняет Тушар Патель, ведущий автор исследования, в пресс-релизе.
Исследователи сосредоточили свою работу на журнале Исследования нуклеиновых кислот была опубликована информация о сайтах связывания так называемых транскрипционных факторов. Это белки, которые включают или выключают гены и, таким образом, контролируют центральные процессы регуляции генов.
Результаты удивили ученых: многие из участков, использованных в установленных возрастных часах, находились не в тех областях, где расположены сайты связывания факторов транскрипции.
Новые часы дают объяснения
Поэтому исследователи использовали полученные знания для разработки новых эпигенетических часов: так называемых TFметиловых часов. Идея, лежащая в основе этого: если вы специально используете зависящие от возраста сайты метилирования ДНК, в которых расположены области связывания факторов транскрипции, вы можете улучшить эпигенетические часы и узнать больше о процессах, стоящих за ними.
Результаты ученых убедительны: новые эпигенетические часы были, по крайней мере, столь же точны, как и ранее разработанные методы, а в некоторых случаях даже точнее. Настоящее преимущество, однако, в другом: новый метод предоставляет конкретную информацию о причинах процесса старения.
«Наша модель — одни из самых точных эпигенетических часов, разработанных на сегодняшний день. Что еще более важно, в отличие от других эпигенетических часов, она дает ключ к разгадке биологических механизмов, которые могут напрямую влиять на наше старение», — подчеркивает Алена ван Бёммель, последний автор и соавтор исследования.
Воспалительные реакции и нарушение жирового обмена.
Например, команда обнаружила сигнальные пути, связанные с посредниками воспаления и жировым обменом.
Связь с воспалительным мессенджером интерлейкином-1β была поразительной. Обычно это помогает организму защититься от инфекций, но если его регуляция нарушена, это также может вызвать хроническое воспаление, связанное с возрастными заболеваниями, такими как ревматизм.
Ученые также обнаружили доказательства наличия генов, влияющих на метаболизм длинноцепочечных жирных кислот. Они являются важным компонентом клеточных мембран и влияют на биологические метаболические процессы. Если производство определенных жирных кислот нарушено, процесс старения может происходить гораздо быстрее.
Благодаря своему исследованию исследователям не только удалось разработать улучшенный метод определения биологического возраста. Их работа также предоставляет возможности систематического изучения биологических процессов старения.
В долгосрочной перспективе это может помочь выявить процессы старения на более раннем этапе и разработать новые подходы к профилактике и лечению возрастных заболеваний более целенаправленно.
