старение собак

Ирландские волкодавы в среднем живут около 7-8 лет, тогда как чихуахуа доживают до 20. Учёные давно знают, что крупные собаки живут меньше маленьких, однако молекулярные причины этой разницы до сих пор изучены не полностью.

Новое исследование указывает на один из механизмов, связанных с изменениями в ДНК. А именно ученые обратили внимание на эпигеном, который регулирует активность генов, не меняя последовательность самой ДНК. Один из механизмов такой регуляции называется метилированием. При этом процессе к ДНК присоединяются небольшие химические группы, а их расположение влияет на активность определённых участков генома. С возрастом рисунок метилирования меняется, так что  по этим изменениям учёные могут оценить биологический возраст организма.

И если хронологический возраст показывает, сколько лет прошло с рождения, то биологический отражает, насколько организм постарел. То есть две собаки одного возраста имеют разные показатели эпигенетических часов, если одна стареет быстрее другой.

Команда Брайаны Маккой из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле проанализировала расположение метильных групп в ДНК 894 собак 120 пород и сопоставила результаты с генетическими данными. На этих данных исследователи создали эпигенетические часы, которые оценивают возраст собаки с точностью до одного года. Анализ показал, что у крупных собак химические метки исчезают быстрее, чем у маленьких. Кроме того, животные, чей биологический возраст превышал хронологический, чаще умирали в течение следующих двух лет. Получается, что ускоренные эпигенетические изменения связаны с повышенным риском смерти.

Учёные также изучили «прыгающие гены», или транспозоны, которые перемещаются из одного участка генома в другой. Попав на новое место, они иногда нарушают работу расположенных рядом генов. Метилирование обычно сдерживает активность таких участков ДНК, однако по мере исчезновения химических меток они получают возможность активизироваться. У крупных собак потеря метилирования происходит быстрее, что связывает этот процесс с различиями в темпе старения.

Исследователи обнаружили и различия между самцами и самками. У самцов эпигенетические изменения накапливались быстрее, чем у самок, даже если животных кастрировали в раннем возрасте. Многие изменения затрагивали Х-хромосому. У самцов она одна, а у самок две. Вторая копия, по мнению исследователей, может компенсировать некоторые возрастные изменения.

При этом учёные обнаружили, что у крупных собак быстрее исчезают химические метки в ДНК, но пока не выяснили, ускоряет ли это старение. Потеря меток может активировать «прыгающие гены», которые нарушают работу других генов. Однако возможно и обратное: метки исчезают быстрее из-за других процессов, связанных со старением. Поэтому исследование выявило связь между этими явлениями, но не доказало, что потеря меток сокращает жизнь собак.

Исследование даёт учёным новые ориентиры для изучения связи между метилированием ДНК и старением. В дальнейшем учёные планируют выяснить, участвуют ли эти изменения в развитии возрастных заболеваний у собак и людей, а также можно ли использовать их для оценки риска таких болезней.

Однако пока неизвестно, позволит ли воздействие на эпигеном замедлить старение. Трей Идекер, системный биолог из Института больших данных Оксфордского университета, сравнивает эпигенетические изменения с морщинами. Они указывают на возраст, но устранение морщин не делает человека моложе. Так же и изменение химических меток в ДНК само по себе не гарантирует замедления старения.