Исследователи из медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего провели исследование, которое проливает свет на старый вопрос: что вызывает старение на молекулярном уровне?

Его результаты, опубликованные в журнале Nature Aging, описывают невиданную ранее связь между двумя наиболее распространенными объяснениями: случайными генетическими мутациями и предсказуемыми эпигенетическими модификациями. Последняя, также известная как теория эпигенетических часов, широко используется учеными в качестве последовательного количественного показателя биологического старения. Однако новое исследование предполагает, что этот процесс может быть не таким простым.

Существуют две преобладающие теории о взаимосвязи между старением и ДНК. Теория соматических мутаций предполагает, что старение вызвано накоплением мутаций, постоянных изменений в последовательности нашей ДНК, которые происходят случайным образом.

Теория эпигенетических часов предполагает, что старение происходит из-за накопления эпигенетических модификаций, незначительных изменений в химической структуре ДНК, которые не меняют основную последовательность, но вместо этого отвечают за то, какие гены включены, а какие выключены. В отличие от мутаций, эпигенетические модификации в некоторых случаях также можно обратить вспять. Поскольку эпигенетические модификации происходят только в определенных участках нашего генома, а не в случайных местах, их легче поддается количественной оценке, и они стали для ученых основным способом определения «биологического возраста» клеток.

Однако ученые давно задавались вопросом об источнике этих эпигенетических изменений. Чтобы ответить на этот фундаментальный вопрос, ученые проанализировали данные о 9 331 пациенте, занесенные в каталог Cancer Genome Atlas и Панраковый анализ целых геномов.

Сравнивая генетические мутации с эпигенетическими модификациями, они обнаружили, что мутации предсказуемо коррелируют с изменениями в метилировании ДНК, одним из видов эпигенетической модификации.

Они обнаружили, что одна мутация может вызвать каскад эпигенетических изменений по всему геному, а не только в том месте, где произошла мутация. Используя эту взаимосвязь, исследователи смогли сделать аналогичные прогнозы возраста, используя либо мутации, либо эпигенетические изменения.

«Эпигенетические часы существуют уже много лет, но мы только сейчас начинаем отвечать на вопрос о том, почему они вообще работают, - рассказал первый автор Зейн Кох, кандидат наук в области биоинформатики в Калифорнийском университете в Сан-Диего. - Наше исследование впервые демонстрирует, что эпигенетические изменения сложным образом и предсказуемо связаны со случайными генетическими мутациями».