Stulatki i noworodki mają inny epigenom

Co się dzieje z genomem człowieka w ciągu jego życia? DNA pozostaje praktycznie niezmienione, poza kilkoma niewielkimi mutacjami, które zachodzą prawie we wszystkich komórkach. Natomiast, to właśnie czynniki kontrolujące ekspresję genów, tzw. czynniki epigenetyczne z czasem tracą swoją skuteczność i prowadzą ku starzeniu.

Jak wyjaśniają naukowcy, epigenom niemowląt jest bardziej kompletny niż epigenom stulatków.

Genetyka nie wyjaśnia wszystkiego

DNA jest uniwersalnym alfabetem, obecnym we wszystkich komórkach organizmu, ale jest on jedynie „opowiadaniem” zależnym od intepretacji „czytelnika”.

Każdy organ, każda tkanka powinna odczytywać ten alfabet według własnych reguł gramatycznych tak, aby poprawnie się różnicować i przejąć spoczywające na niej obowiązki.

Jakimi więc mechanizmami posługują się komórki, aby poprawnie odczytać DNA? Jak się okazuje, wszystko dzieje się za sprawą epigenetyki.

Niektóre regiony DNA są tłumione przez pewne molekuły, najczęściej grupy metylowe (CH3) tak, że ekspresja danego genu się zmniejsza albo całkowicie gaśnie. W ten sposób, ekspresja dotycząca rodzaju i liczby protein staje się właściwa dla każdej tkanki.

- Przez całe życie, genom pozostaje identyczny, nawet jeżeli zachodzące mutacje powodują pojawianie się niewielkich zmian. Ale jaka jest stabilność epigenomu jako całości? - pytają hiszpańscy naukowcy z Universitat de Barcelona.

W najnowszym wydaniu przeglądu naukowego PNAS, badacze ci dostarczają odpowiedź: metylacje DNA regulując ekspesję genów, zmniejszają się progresywnie wraz z upływem czasu.

Aby dojść do takich wniosków, naukowcy z Universitat de Barcelona postanowili przyjrzeć się różnicom między dwoma ekstremalnymi punktami w życiu. W tym celu do swoich badań zakwalifikowali grupę składającą się z niemowląt i stulatków. W dalszej kolejności badacze pobrali białe krwinki z pępowiny noworodków oraz krew pacjentów mających ponad 90 lat, z których najstarszy miał 103 lata.

Następnie, naukowcy przeanalizowali i porównali epigenomy (ponad 16 000 000 miejsc metylacji) z owych próbek. Okazało się, że u seniorów, 73% tych miejsc było metylowanych. Z kolei u niemowląt aż 80,5%.

Niektóre geny wyrażane przez komórki układu odpornościowego stulatków nie były specyficzne dla białych krwinek lecz dla innych tkanek. Oznacza to, że czynniki epigenetyczne z czasem zaczynają działać nieprawidłowo. Ale czy proces ten pojawia się nagle, czy też stopniowo w trakcie egzystencji?

Odpowiedź na to pytanie dostarczyła analiza tych samych danych z próbek pobranych od 26-latka. Okazało się, że u niego, 77% tych miejsc jeszcze było metylowanych. Oczywiście, jedna przebadana osoba to zdecydowanie za mało, aby na tej podstawie móc wyciągnąć ostateczne wnioski, jednak pozwala przypuszczać, że do uszkodzeń epigenomu dochodzi progresywnie z biegiem lat.

Kontrolować epigenom, aby spowolnić proces starzenia?

Naukowcy z Universitat de Barcelona sformułowali aktualnie hipotezę, iż w miarę starzenia, może zdarzyć się, że proteiny, które odpowiadają za grupy metylowe, tracą swoją skuteczność i opuszczają niektóre miejsca. Po podziale komórkowym, enzymy te częściowo pozostają wadliwe i „zapominają” o metylowaniu innych regionów DNA.

Krok po kroku wraz z odnawianiem komórkowym, tkanka nie spełnia właściwie swoich obowiązków, ponieważ się starzeje.

Na dłuższą metę, uszkodzenia epigenomu mogą prowadzić do chorób. Na przykład, w przypadku zawodnych białych krwinek, możemy być bardziej podatni na infekcje. W innych sytuacjach, zła regulacja niektórych genów może skutkować rozwojem raka.

Naukowcy hiszpańscy podkreślają więc bardzo ważną rolę, jaką odrywają czynniki epigenetyczne.

Warto także wspomnieć, że nawet jeżeli DNA jest „wykuwany” na stałe już od momentu zapłodnienia, to uszkodzenia epigenomu są odwracalne. Zmiana diety pokarmowej, rzucenie palenia, aktywność fizyczna, to wszystko może przyczynić się do wymazania zaistniałych szkód. Jednakże, nawet to nie wystarczy, żeby całkowicie powstrzymać mechanizm starzenia...