У собак существует обратная зависимость между размером тела и продолжительностью жизни. Ученые впервые нашли биологические причины этого явления: крупные собаки не просто умирают раньше — они подвергаются ускоренному молекулярному старению, затрагивающему специфические участки и структуры генома.
Собаки, участвовавшие в Dog Aging Project / © Charlie Leight, Arizona State University
У млекопитающих более крупные виды обычно живут дольше: продолжительность жизни варьируется от пары лет у мышей почти до 200 лет у некоторых китов. Однако при сравнении особей внутри одного вида часто наблюдается обратная картина: более мелкие животные живут дольше крупных.
Это характерно и для собак: представители крупных пород, как правило, растут быстрее и живут меньше, чем собаки мелких пород. Кроме того, у больших собак хуже здоровье, они более подвержены многим возрастным заболеваниям.
Международная группа исследователей, участвующих в проекте Dog Aging Project («Проект по изучению старения собак»), предложила первое убедительное молекулярное объяснение этого феномена. Все дело в ускоренном биологическом старении, изменяющем структуру ДНК крупных собак.
Ученые, статья которых в журнале Science, проанализировали геномы 894 домашних собак разных пород и определили профили метилирования ДНК.
Метилирование ДНК — процесс добавления химических меток к молекуле ДНК, влияющий на активность определенных генов (их включение или выключение) без изменения самой последовательности нуклеотидов. Это хорошо изученный химический маркер старения.
Предыдущие исследования показали, что биологическое старение сопровождается постепенной утратой этих регуляторных меток, особенно в тех участках генома, которые известны как «прыгающие гены», или транспозоны. Причем ключевую роль в процессах, связанных с биологическим старением, играют транспозоны класса LINE-1 (сокращение от Long Interspersed Nuclear Elements-1 — длинные перемежающиеся ядерные элементы первого типа).
Элементы LINE1 способны копировать себя и встраивать эти копии в различные участки генома, перемещаясь с одной хромосомы на другую и повреждая при этом ДНК. В норме их активность сдерживается механизмом метилирования ДНК, но при утрате регуляторных меток она может возрастать; этот процесс связывают с геномной нестабильностью, онкологическими и другими возрастными заболеваниями.
Исследователи из Dog Aging Project установили, что с возрастом регуляторные метки, сдерживающие активность LINE1, теряют более 40% участков генома. Это делает их уязвимыми для транспозонов.
Причем эта утрата происходит неравномерно: у собак крупных пород уровень метилирования ДНК снижается значительно быстрее. В среднем у собак гигантских пород ежегодная потеря метилирования в элементах LINE1 оказалась примерно на 35% выше, чем у мелких пород.
Регуляция активности траспозонов, в особенности LINE1, — один из главных факторов, определяющих скорость старения собак разных пород, сделали вывод исследователи. Следовательно, быстрое биологическое старение крупных собак может быть обусловлено, по крайней мере частично, ослаблением контроля над «прыгающими генами».
Исследователи также выявили неожиданные различия между самками и самцами. Оказалось, элементы LINE1, расположенные на X-хромосоме, у самцов метилированы сильнее, чем у самок. То есть у самок активность LINE1 может быть выше, что, вероятно, влияет на характерные для каждого пола особенности процесса старения.
Таким образом, секрет долгой и здоровой жизни может быть скрыт не только в самих генах, но и в том, как регулируется их активность с течением времени. Причем этот вывод может касаться не только собак, но и людей, подвели итог исследователи.
Комментарии (0)