• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
541
Маркеры биологического возраста обнаружены в «мусорной» ДНК
Биология
© www.wallpaperflare.com

Маркеры биологического возраста обнаружены в «мусорной» ДНК

Кто не хочет жить долго, не страдая от «возрастных» болезней? В поисках средств продления жизни и обеспечения здоровой старости исследователи изучают молекулярные механизмы старения и ищут соответствующие биологические маркеры, которыми могут служить, к примеру, уровни активности тех или иных генов. Недавно такие маркеры были обнаружены среди некодирующего материала нашей ДНК, который еще недавно считался «мусорным»

Вопреки бытующему представлению наш геном, в котором заключена наследственная информация, – это не просто совокупность генов, каждый из которых кодирует один белок согласно «центральной догме молекулярной биологии» (ДНК→РНК→белок). Более 60% (!) генома содержит не гены в их классическом понимании, а многочисленные и разнообразные нуклеотидные последовательности, в том числе множество повторяющихся. Долгое время этот огромный кусок ДНК считался «мусорным»: предполагали, что он является генетическим балластом, накопившимся в процессе эволюции, и никак не используется.

Однако в новом веке взгляд на некодирующую часть генома радикально изменился. Сам термин «мусорная ДНК» пришлось отправить в мусорную корзину, а «темновой геном», как стали уважительно называть совокупность всех некодирующих генетических элементов, оказался буквально насыщен различными регуляторными сайтами (например, кодирующими регуляторную РНК).

В этой части генома находятся и различные повторяющиеся генетические элементы, включая мобильные – ретротранспозоны и ДНК-транспозоны, которые могут сами себя копировать и встраиваться в ДНК. Деятельность большинства повторяющихся генетических элементов подавляется с помощью хроматиновой «упаковки» ДНК, но некоторые остаются активными. Исследования на модельных организмах показали, что такие повторяющиеся элементы могут способствовать старению, влияя на процессы воспаления, окислительный стресс и иммунный ответ. Подобное негативное влияние выявлено, к примеру, при нейродегенерации

С возрастом организация хроматина, представляющего собой комплекс из ДНК и особых белков-гистонов, ухудшается за счет истощения последних. В результате участки ДНК, содержащие повторяющиеся элементы, становятся более доступны для ферментов, которые «считывают» генетическую информацию с ДНК на РНК (процесс транскрипции). Ни к чему хорошему это не приводит – по крайней мере, модельные организмы, у которых эти возрастные изменения хроматина экспериментально подавляли, жили дольше.

Таким образом, в качестве маркеров старения можно использовать активность повторяющихся генетических элементов (точнее, уровень накопления в клетках РНК-«транскриптов» соответствующих фрагментов ДНК), однако в этом ключе она до сих пор не рассматривалась.

Ученые из Университета Колорадо (США) с использованием баз данных проанализировали результаты секвенирования РНК, полученной из клеток кожи здоровых людей в возрасте 1–94 лет. Оказалось, что у пожилых людей количество транскриптов большинства основных типов повторяющихся элементов действительно увеличено. Аналогичные результаты были получены и на круглом черве Caenorhabditis elegans – классической модели старения.

Исследователи проверили свои выводы, пометив флуоресцентной меткой транскрипт одного из ДНК-транспозона, и увидели более сильный сигнал в клетках кожи стариков. Однако самым интересным открытием стал тот факт, что активность повторяющихся генетических элементов оказалась связана не с хронологическим, а с биологическим возрастом, отражающим «здоровье» клеток.

Как известно, клетки становятся биологически «старше», подвергаясь вредным воздействиям, таким как ультрафиолетовое облучение. Ученые взяли образцы кожи с рук, часто подвергающихся воздействию солнечного света, и с ягодиц, и сравнили транскрипты повторяющихся генетических элементов в фибробластах молодых и пожилых людей. Оказалось, что этот показатель был выше для клеток кожи рук, причем эффект был более выражен у молодых людей. Кстати сказать, он оказался высок и у пациентов с синдромом преждевременного старения (прогерии Хатчинсона-Гилфорда), биологический возраст которых был втрое больше календарного. 

Таким образом, в качестве маркера биологического возраста можно использовать уровень транскриптов повторяющихся генетических элементов, накапливающихся в организме с возрастом, он же может стать и новой терапевтической мишенью при разработке средств от старения.

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!