Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Aging, показало прямую связь между соматическими мутациями и эпигенетическими изменениями, что бросает вызов устоявшимся взглядам на старение. Исследователи обнаружили, что случайные генетические изменения вызывают предсказуемые изменения в метилировании ДНК.
Эти результаты указывают на то, что эпигенетические изменения могут служить индикаторами старения, а не его причинами. Это открытие усложняет перспективы обращения старения вспять, чем предполагалось ранее. Результаты исследования имеют важное значение для развития новых методов борьбы со старением.
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) опубликовали результаты, проливающие свет на вопрос о том, что вызывает старение на молекулярном уровне. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Aging, описывает новую связь между двумя наиболее распространенными объяснениями старения: случайными генетическими мутациями и предсказуемыми эпигенетическими модификациями.
Последняя теория, также известная как теория эпигенетических часов, долгое время использовалась учеными как количественный показатель биологического старения. Однако новое исследование предполагает, что этот процесс может быть более сложным.
«Крупные исследовательские институты и компании делают ставку на обращение эпигенетических часов вспять как на стратегию борьбы со старением, но наши исследования показывают, что это может быть только лечение симптомов старения, а не основной причины», — сказал научный сотрудник Трей Идекер, доктор философии, профессор Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Если мутации действительно ответственны за наблюдаемые эпигенетические изменения, этот факт может фундаментально изменить наш подход к борьбе со старением в будущем», — добавил Идекер.
Существует две преобладающие теории о связи между старением и ДНК. Теория соматических мутаций предполагает, что старение вызвано накоплением мутаций — необратимых изменений в последовательности ДНК, которые происходят случайным образом. Теория эпигенетических часов утверждает, что старение происходит из-за накопления эпигенетических модификаций, которые не изменяют основную последовательность ДНК, а вместо этого меняют экспрессию генов.
Для ответа на этот фундаментальный вопрос исследователи проанализировали данные 9331 пациента, предоставленные Атласом генома рака и Панраковым анализом целых геномов. Сравнивая генетические мутации с эпигенетическими модификациями, они обнаружили, что мутации предсказуемо коррелируют с изменениями в метилировании ДНК — одном из типов эпигенетических модификаций.
Исследование показало, что одна мутация может вызвать каскад эпигенетических изменений по всему геному, а не только в месте ее возникновения. Используя эту взаимосвязь, исследователи смогли сделать аналогичные прогнозы возраста, используя либо мутации, либо эпигенетические изменения.
«Эпигенетические часы существуют давно, но мы только сейчас начинаем отвечать на вопрос, почему эпигенетические часы вообще тикают», — сказал первый автор Зейн Кох, кандидат биоинформатики в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
«Наше исследование впервые демонстрирует, что эпигенетические изменения сложно и предсказуемо связаны со случайными генетическими мутациями», — добавил Кох.
Авторы исследования отметили, что необходимы дальнейшие исследования для полного понимания связи между соматическими мутациями и эпигенетическими изменениями при старении. Однако результаты исследования представляют собой крупный прорыв в понимании процесса старения и могут быть важны для разработки новых методов лечения, направленных на замедление или обращение старения.
«Если соматические мутации являются фундаментальной движущей силой старения, а эпигенетические изменения просто отслеживают этот процесс, обратить старение будет намного сложнее, чем мы думали ранее», — добавил научный сотрудник Стивен Каммингс, доктор медицинских наук, исполнительный директор Сан-Франциско Координационного центра Калифорнийского университета в Сан-Диего, и старший научный сотрудник Калифорнийского тихоокеанского медицинского центра Sutter Health.
«Это смещает наше внимание с рассмотрения старения как запрограммированного процесса на процесс, на который в значительной степени влияют случайные, кумулятивные изменения с течением времени», — заключил Каммингс.
Литература.
“Somatic mutation as an explanation for epigenetic aging” by Trey Ideker et al. Nature Aging
