Badanie powiązało szybsze starzenie się dużych psów ze zmianami metylacji DNA

• Naukowcy zbadali genomy 894 psów i odkryli, że wraz z wiekiem poziom metylacji DNA spada, szczególnie w regionach LINE1.
• U dużych psów utrata metylacji LINE1 postępowała w ciągu roku mniej więcej o 35% szybciej niż u małych ras.
• Wyniki wskazują na możliwy mechanizm starzenia, ale wpływ takich genów na długość życia ludzi pozostaje przypuszczeniem.

Dlaczego wielkość psów może mieć związek z tempem starzenia

Długość życia psów znacznie się różni: niektóre rasy zwykle żyją krócej niż dziesięć lat, podczas gdy pojedyncze psy mogą dożyć ćwierćwiecza. Na całkowitą długość życia wpływa wiele czynników, jednak w przypadku psów ogólnie widać związek między wielkością a długowiecznością: mniejsze rasy mogą żyć dłużej niż większe. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Arizony postanowili sprawdzić, jakie procesy molekularne mogą wiązać się z tą zależnością. Ich praca wskazuje możliwe wyjaśnienie, ale nie czyni z wielkości psa jedynego wyznacznika długości życia.

Pytanie jest interesujące również dlatego, że różnice między psami nie pokrywają się z ogólną prawidłowością obserwowaną przy porównywaniu różnych gatunków ssaków. Myszy mogą żyć kilka lat, słonie — nawet do 70 lat, a wieloryby grenlandzkie dożywają 200 lat. W takim porównaniu międzygatunkowym większe zwierzęta mogą żyć dłużej. Jednak w obrębie jednego gatunku związek między rozmiarem a długością życia często zanika lub zmienia kierunek, a duże rasy psów zwykle starzeją się inaczej niż małe.

Autorzy wyszli od opisanego już zróżnicowania: duże psy zazwyczaj szybciej rosną, są bardziej narażone na choroby związane z wiekiem i umierają w młodszym wieku. Molekularne mechanizmy leżące u podstaw tego zjawiska nie zostały jednak w pełni poznane. Dlatego badanie nie ograniczało się do porównania ras o różnej długości życia, lecz poszukiwało cech biologicznych, które zmieniają się z wiekiem i mogą różnić się w zależności od masy ciała. Takie podejście pozwala doprecyzować hipotezę, ale samo w sobie nie ustala jeszcze przyczyny.

Co badali naukowcy i jak działa ten mechanizm

W ramach analizy naukowcy przebadali 894 psy i szukali w ich genomach charakterystycznych wzorców metylacji DNA. Metylacja to mechanizm epigenetyczny: może wpływać na aktywność genów, nie zmieniając sekwencji samego DNA. Wcześniej proces ten uznawano już za przydatny biomarker starzenia i regulacji DNA. W nowym badaniu naukowcy porównali związane z wiekiem zmiany metylacji z obszarami genomu powiązanymi z tak zwanymi transpozonami, czyli „skaczącymi genami”.

Transpozony to ruchome fragmenty DNA, które mogą zmieniać położenie w genomie lub tworzyć własne kopie. W badaniu skupiono się na elementach LINE1. Ich przemieszczanie się może uszkadzać DNA, a metylacja w większości przypadków pomaga łagodzić to zagrożenie, ograniczając aktywność tych fragmentów. Dlatego obniżenie poziomu metylacji w pobliżu LINE1 może być ważnym sygnałem w badaniach nad starzeniem. Uzyskane dane opisują jednak związek między tymi procesami; nie oznaczają, że każda zmiana LINE1 nieuchronnie prowadzi do choroby lub bezpośrednio określa długość życia konkretnego psa.

Wraz z wiekiem u psów ogólnie obniżał się poziom metylacji, zwłaszcza w regionach związanych z transpozonami. Badacze poinformowali, że metylacja zanikła w ponad 40% miejsc genomu związanych z LINE1; tempo tego procesu różniło się u poszczególnych zwierząt. Ten szczegół jest istotny: nie chodzi o równomierną zmianę u wszystkich psów, lecz o obserwowaną zmianę związaną z wiekiem, której przebieg różni się indywidualnie. Praca wskazuje tym samym na potencjalnie istotny marker molekularny, ale nie sugeruje, że w pełni wyjaśnia on zróżnicowanie procesu starzenia.

Różnice między rasami dużymi i małymi

Najwyraźniejszą różnicę zaobserwowano przy porównaniu psów o różnej masie ciała. U ras o większej masie ciała metylacja LINE1 zanikała szybciej: roczny ubytek był o około 35% większy niż u psów mniejszych ras. Ta obserwacja ilościowa jest zgodna z tym, że duże psy zazwyczaj żyją krócej, jednak zbieżność tych dwóch prawidłowości nie dowodzi związku przyczynowego. Wynik pozwala przypuszczać, że tempo utraty kontroli nad ruchomymi odcinkami DNA może wiązać się z różnicami w procesie starzenia, ale potwierdzenie tego wyjaśnienia wymaga dalszych badań.

Współautor badania, Blaze Mariner, nazwał wykryty sygnał jednym z najwyraźniejszych śladów molekularnych kiedykolwiek zaobserwowanych w związku ze starzeniem się psów. Jego zdaniem dane wskazują, że starzenie się dużych psów może być częściowo związane z osłabieniem kontroli nad „skaczącymi” genami. To sformułowanie ma kluczowe znaczenie: chodzi o możliwy częściowy udział, a nie jedyną przyczynę. Badanie wskazuje kierunek wyjaśnienia różnic między rasami, ale nie ustala, dlaczego metylacja u dużych psów obniża się szybciej.

Praktyczne znaczenie tego wyniku dla nauki polega na dokładniejszym opisie zmian zachodzących w DNA psów wraz z wiekiem. Zestawienie wieku, wielkości ciała i metylacji LINE1 daje badaczom konkretny proces do dalszego zbadania. Dane wskazują w szczególności, że regulacja ruchomych fragmentów DNA może zmieniać się w różnym tempie u psów różnej wielkości. Badanie nie przedstawia jednak gotowego sposobu na spowolnienie tych zmian ani nie daje podstaw do wnioskowania, jak długo będzie żył konkretny pupil lub przedstawiciel danej rasy.

Co wyniki mogą oznaczać dla badań nad starzeniem

Autorzy dopuszczają również, że „skaczące geny” mogą mieć znaczenie nie tylko u psów, lecz także dla starzenia się ssaków w ogóle. Jeśli ten związek zostanie potwierdzony, w przyszłości można będzie badać metody oddziaływania na te elementy jako potencjalny sposób na wydłużenie życia człowieka. Na razie jest to perspektywa, a nie wynik medyczny: w przedstawionym badaniu analizowano psy i nie testowano leczenia na ludziach. Dlatego przeniesienie tych wniosków na ludzką długowieczność wymaga osobnego potwierdzenia.

Na razie nie wiadomo, w jakim stopniu zaobserwowana utrata metylacji bezpośrednio przyczynia się do przyspieszonego starzenia, a w jakim jest jego towarzyszącym objawem. Źródło opisuje związek z wielkością ciała i wiekiem, ale nie przedstawia dowodów na to, że przywrócenie metylacji lub zahamowanie LINE1 wydłuży życie psa. Nie ustalono też, jak ten mechanizm wiąże się z innymi czynnikami wpływającymi na długość życia. Dlatego badanie jest ważne przede wszystkim jako dowód i hipoteza dotycząca mechanizmu molekularnego, a nie gotowe wyjaśnienie wszystkich różnic między rasami.

Główny wniosek z pracy jest taki, że u dużych psów związana z wiekiem utrata metylacji w regionach LINE1 zachodzi szybciej niż u małych, a proces ten może być jednym z czynników odpowiadających za różnice w starzeniu. Dane pochodzą z badania 894 zwierząt, mowa więc o zaobserwowanej prawidłowości, a nie o udowodnionej uniwersalnej regule dotyczącej każdego psa. Kolejne pytanie brzmi, czy potwierdzi się przyczynowa rola elementów mobilnych i czy wnioski te można odnieść do innych ssaków. Na razie badanie wyznacza kierunek przyszłych analiz, ale nie obiecuje sposobów na przedłużenie życia.

Źródło: UNIAN