Сотрудники Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН провели исследование, чтобы выявить причинно-следственные связи между эпигенетическими признаками и старением. Результаты опубликованы в Russian Journal of Genetics.
Биологический возраст человека, который может не совпадать с хронологическим возрастом, измеряют разными способами, в том числе по так называемым эпигенетическим часам. Эти часы анализируют химические изменения ДНК, относящиеся к области эпигенетики — не затрагивающие последовательность нуклеотидов, собственно, наследственную информацию. В определённых точках генома к азотистому основанию цитозину присоединяется метильная группа — происходит метилирование ДНК. Такие химические изменения случаются в так называемых CpG-сайтах, где цитозин стоит рядом с гуанином. Существует несколько вариантов эпигенетических часов, в том числе часы Ханнума, названные по автору.
Специалисты ИОГен РАН доктор биологических наук Александр Рубанович и доктор биологических наук Светлана Боринская провели исследование, в котором проанализировали данные по метилированию ДНК в образцах крови из базы, включающей 4410 человек от 5 до 90 лет. По этим данным для каждого человека вычислили биологический возраст по эпигенетическим часам Ханнума и сравнили его с хронологическим. Для 804 человек вычисленный таким образом биологический возраст отличался от хронологического менее чем на пять лет, но для 180 человек разница с хронологическим возрастом превышала 10 лет. Это означало, что у них имело место либо ускоренное, либо замедленное старение.
Все образцы учёные разбили на три группы: группа 0 (804 человека), в которой разница между биологическим и хронологическим возрастом была менее 5 лет; группа 10+ (141 человек) с ускоренным старением, в которой биологический возраст превышает хронологический на 10 и более лет; группа 10- (31 человек) с замедленным старением, в которой биологический возраст ниже хронологического на 10 и более лет.
Сравнив эти три группы, авторы определили CpG-сайты, метилирование которых было связано с ускоренным и с замедленным старением. Интересно, что в топе этих списков оказались одни и те же — 29 CpG-сайтов. Однако знаки их эффектов были противоположными. Так, для 21 CpG-сайта гиперметилирование было ассоциировано c ускоренным старением, а гипометилирование с замедленным старением. Для 8 CpG наблюдалась обратная ситуация: гиперметилирование замедляло старение, а гипометилирование — ускоряло. Далее для всех сайтов вычислили корреляции между уровнем метилирования и ошибкой прогноза по эпичасам Ханнума и проверили их на независимой тестовой выборке объёмом 3 000 человек, результаты полностью подтвердились.
Исследователи посмотрели, в каких генах находятся CpG-сайты, обнаружившие такую связь с ускоренным и замедленным старением. Оказалось, что чаще всего эти гены участвуют в контроле клеточного цикла и починке разрывов ДНК. Наконец, по базе данных EWAS Atlas они проверили, имеют ли они ассоциации с заболеваниями. Выяснилось, что CpG-сайты с изменённым метилированием в группе ускоренного старения ассоциированы с когнитивными способностями, стрессом, атеросклерозом, ожирением и ревматоидным артритом. Вместе с тем не обнаружилось связи с диабетом 2-го типа, лейкемией и аденомой.
Источник: пресс-служба ИОГен РАН.