Ослабление контроля над «прыгающими генами» может объяснить, почему крупные собаки стареют быстрее

Среди млекопитающих более крупные виды, как правило, имеют более длительную продолжительность жизни, которая варьируется от нескольких лет у мышей до почти 200 лет у некоторых китов.

Однако, если мы посмотрим на ситуацию внутри вида, мы часто увидим обратное — более мелкие особи живут дольше более крупных. И мы наблюдаем это на примере собак.

Любители и владельцы собак давно сталкиваются с этим исключением, поскольку крупные породы собак, как правило, растут быстрее и умирают раньше, чем мелкие. Ученые работают над пониманием основных причин этих так называемых «собачьих лет», которые могут сократить время, которое собаки проводят со своими хозяевами.

«Собаки представляют собой исключительную модель для понимания процесса старения, поскольку у них наблюдается значительная вариация продолжительности жизни в рамках одного вида», — сказал ведущий автор исследования Ноа Снайдер-Маклер, профессор Школы наук о жизни и Центра эволюции и медицины Университета штата Аризона.

Крупные собаки не только умирают раньше, но и более восприимчивы ко многим возрастным заболеваниям. А то, что ученые узнают о старении собак, может открыть важную перспективу и для изучения старения человека.

«Поскольку они являются животными-компаньонами, они также могут служить мощной моделью, имеющей непосредственное отношение к здоровью человека. Жизнь с нами означает, что мы разделяем опыт и среду, а наша любовь к нашим питомцам означает, что мы обеспечиваем их питанием, физическими упражнениями и пожизненным уходом за здоровьем — а это значит, что многие результаты, полученные на наших недолговечных питомцах, мы можем перенести на людей», — сказала Снайдер-Маклер.

Теперь мы, возможно, знаем почему.

Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Аризона, предлагает первое убедительное молекулярное объяснение того, почему крупные собаки живут меньше: ответ может заключаться в том, как признаки старения изменяют ДНК собак. Исследование опубликовано в журнале Science .

Прыгающие гены

На основе данных, полученных от 864 собак, участвовавших в проекте по изучению старения собак, группа ученых составила карту общегеномных закономерностей метилирования ДНК. Метилирование ДНК является частью эпигенома, который влияет на то, насколько активны или неактивны гены, не изменяя при этом последовательность ДНК в каждом гене. Эпигеном также реагирует на факторы окружающей среды, такие как диета или стресс, и, что крайне важно для этой работы, метилирование ДНК является хорошо изученным химическим индикатором старения и регуляции ДНК.

Результаты их исследований показывают, что старение связано с повсеместной потерей этих регуляторных меток с течением времени, особенно в областях генома, известных как «прыгающие гены» или транспозабельные элементы. Было обнаружено, что класс таких прыгающих генов, называемых LINE1, является ключевым компонентом биологических различий в процессе старения.

Белки LINE1 способны копировать и внедряться по всему геному, перескакивая с хромосомы на хромосому и повреждая ДНК в процессе. Хотя обычно их активность контролируется метилированием ДНК, она может возрастать при потере этих регуляторных меток — процесс, который связывают с геномной нестабильностью, раком и другими возрастными заболеваниями.

«Мы обнаружили, что эпигенетическая регуляция транспозабельных элементов, особенно LINE1, по-видимому, является важным фактором, определяющим скорость старения у разных собак», — сказала Снайдер-Маклер.

Исследование показало, что более 40% ассоциированных с LINE1 регионов генома теряют метилирование с возрастом, что делает их наиболее подверженным этому классу транспозабельных элементов. Эта потеря неравномерно распределена среди собак: у крупных пород снижение происходит значительно быстрее.

В среднем, у собак крупных пород ежегодно терялось примерно на 35% больше метилирования LINE1, чем у собак мелких пород.

«Это одна из самых четких молекулярных сигнатур, которые мы наблюдали, и она согласуется с хорошо известной зависимостью между размером и продолжительностью жизни у собак», — сказал соавтор Блейз Маринер, также исследователь из Школы наук о жизни и Центра эволюции и медицины Университета штата Аризона. «Это предполагает, что более быстрое старение у крупных собак может быть обусловлено, по крайней мере частично, сниженным контролем над этими «прыжковыми генами»».

Секс и старение

Исследование также выявило удивительные различия между самками (у которых две Х-хромосомы, или XX) и самцами (у которых XY). Было обнаружено, что LINE1 на Х-хромосоме более метилированы у самцов, чем у самок. Это предполагает, что у самок может наблюдаться более высокая активность этих элементов, потенциально влияющая на специфические для пола закономерности старения.

«Это был неожиданный результат, — сказала Бриана Маккой, которая руководила этой работой во время своей докторской диссертации в Школе наук о жизни и Центре эволюции и медицины Университета штата Аризона. — Он ставит под сомнение некоторые из наших предположений о том, как регулируется Х-хромосома, и подчеркивает сложность эпигенетического старения».

Это исследование также примечательно тем, что является одним из крупнейших в своем роде. Для анализа 864 геномов собак команде пришлось картировать и секвенировать более 3 миллионов сайтов метилирования в большой и разнообразной группе собак. Только благодаря этому масштабному проекту команда смогла выявить закономерности, которые были бы незаметны в меньших наборах данных.

«Крупные совместные проекты, подобные проекту по изучению старения собак, имеют решающее значение для получения подобных результатов», — сказала Снайдер-Маклер. «Они позволяют нам связать молекулярные изменения с реальными различиями в состоянии здоровья и продолжительности жизни».

Собаки-компаньоны

В конечном итоге, полученные результаты могут иметь значение не только для собак, но и для их владельцев.

«Наша работа предполагает, что транспозабельные элементы могут играть фундаментальную роль в процессе старения у млекопитающих», — сказала Снайдер-Маклер. «Если это так, то воздействие на эти элементы или механизмы, которые их регулируют, может стать многообещающим направлением для будущих методов лечения, направленных на продление здоровой продолжительности жизни человека».

Хотя для определения того, является ли активность LINE1 причиной или следствием старения, необходимы дополнительные исследования, данное исследование предоставляет убедительные доказательства того, что эпигенетические изменения в этих геномных регионах являются характерным признаком биологического старения и потенциальным фактором, определяющим его изменчивость.

По мере того как ученые продолжают разгадывать молекулярные механизмы старения, становится ясно одно: секреты долгой и здоровой жизни могут скрываться не только в наших генах, но и в том, как они регулируются с течением времени.

Blaise L. Mariner et al, Epigenetic aging and transposon dysregulation reflect size- related lifespan compression in dogs, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeb2986. www.science.org/doi/10.1126/science.aeb2986

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: