«Большая тайна, которую разделяют все старики, – то, что Вы действительно не изменились», написала романист Дорис Лессинг. «Ваши изменения органа, но Вы не изменяетесь вообще». С генетической точки зрения существует много правды в том заявлении: Поскольку мы стареем, ядро нашего биопрепарата быть — последовательность нашей ДНК, составляющей наши гены — остается тем же. Все же недавнее исследование предлагает, чтобы более тонкие химические реакции к нашей ДНК произошли, поскольку мы стареем.
Теперь, сравнение ДНК новорожденного ребенка с тем из столетнего показывает, что объем этих изменений может быть существенным, и они могут помочь объяснить, почему наш риск рака и других болезней увеличивается, поскольку мы становимся старше.ДНК составлена из четырех основных стандартных блоков — аденин, тимин, гуанин, и цитозин — и последовательность этих нуклеотидов в гене определяет, какой протеин это делает. Гены могут быть включены и выключены по мере необходимости, и регулирование генов часто включает то, что называют эпигенетическими механизмами, в которых химические изменения сделаны к ДНК. Один из наиболее распространенных из этих эпигенетических изменений включает метиловую группу – один атом углерода и три атома водорода — связывающий с нуклеотидом, обычно цитозин.
В целом это закрепление, названное метилированием, выключает рассматриваемый ген.Недавнее исследование предполагает, что изменения в образцах метилирования ДНК как человек становятся старше, может способствовать человеческим болезням, для которых риск увеличивается с возрастом, включая рак.
Получить лучшее представление о том, как изменение образцов метилирования с возрастом, бригадой во главе с Мэнелем Эстеллером, исследователем эпигенетики в Биомедицинском Научно-исследовательском институте Bellvitge в Барселоне, Испания, посмотрело на два крайних случая: новорожденный ребенок мужского пола и человек в возрасте 103 лет.Бригада извлекла ДНК из лейкоцитов, взятых от крови пожилого человека и от пуповинной крови ребенка, и определила ее образец метилирования с помощью довольно нового метода, названного последовательным бисульфитом целого генома (WGBS).
С WGBS ДНК выставлена химическому бисульфиту натрия, не имеющему никакого эффекта на цитозины с метиловыми группами, связанными с ними, но поворачивающемуся, неметилировал цитозины в другой нуклеотид, названный урацилом. Результатом является эпигенетическая карта, показывающая точно, какие места ДНК метилированы и которые не являются.Как бригада сообщает онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук, она нашла значительно более высокую сумму цитозинового метилирования в новорожденном, чем в столетнем: 80,5% всех цитозиновых нуклеотидов, по сравнению с 73%.
Для рассмотрения промежуточного случая бригада также выполнила WGBS на ДНК 26-летнего участника эксперимента; уровень метилирования был также промежуточным, приблизительно 78%.Esteller и его коллеги тогда бросили более внимательный взгляд на различия между ДНК новорожденного и столетнего, но ограничили сравнение с регионами генома, где последовательности нуклеотида ДНК были идентичны так, чтобы только эпигенетические различия выделились.
Бригада идентифицировала, почти 18 000 так называемые дифференцированно метилировали регионы (DMRs) генома, покрыв много типов генов. Больше чем одна треть DMRs произошла в генах, уже связанных с риском рака. Кроме того, в столетнем, 87% DMRs включили потерю метиловой группы, в то время как только 13% включили выгоду одной.
Наконец, для расширения исследования бригада посмотрела на образцы метилирования 19 новорожденных и 19 человек в возрасте между 89 и 100 годами. Этот анализ подтвердил, что у пожилых людей есть более низкая сумма цитозинового метилирования, чем новорожденные.Авторы приходят к заключению, что градус метилирования уменьшается кумулятивным способом в течение долгого времени. Кроме того, Эстеллер говорит, в столетнем потеря метиловых групп, снова включающая гены, часто происходила в генах, увеличивающих риск инфекции и диабета, когда они включены в течение взрослой жизни.
Напротив, небольшое количество генов в столетнем, имевшем большие уровни метилирования, часто было теми, которые должны были быть сохранены включенными для защиты от рака.Новая работа является первой для сравнения полных, образцов метилирования ДНК всего генома этих двух разнообразных возрастных групп, говорит Мартин Видшвендтер, онколог в Университетском колледже Лондона в Соединенном Королевстве, изучивший связь между метилированием и раком.
Видшвендтер, уподобляющий последовательность ДНК «аппаратным средствам» генома и эпигенетические изменения его «программного обеспечения», говорит, что исследование бригады Esteller поддерживает более раннее исследование, предполагающее, что «как функция возраста и воздействия окружающей среды, это программное обеспечение накапливает дефекты», которые могут вызвать «возрастной рак и дегенеративные заболевания».