Рибосомные часы: маркеры старения в рибосомной ДНК

Исследователи из Гарвардского университета установили связь между метилированием генов рибосомных РНК и биологическим возрастом организма. Эта связь прослеживается у эволюционно далеких видов и служит хорошим маркером возраста.

Изображение:
Jose Luis Calvo | Shutterstock.com

Гены рибосомных РНК эукариот располагаются на различных хромосомах во множестве копий (у человека —  тандемными повторами количеством 150–200 на гаплоидный геном). Внутри клеточного ядра эти гены пространственно собраны в ядрышке — плотной структуре, где идет активная транскрипция и процессинг рибосомных РНК, а также сборка рибосомных субъединиц.

Размер ядрышек механически связан с возрастом и продолжительностью жизни, что было показано в работах, сделанных в нулевые годы. Однако численных параметров и хорошо определяемых маркеров этих процессов до сих пор не было выявлено. Кроме того, эпигенетические состояния рибосомных ДНК в большинстве эпигеномных исследований не учитываются, а их анализ не проводится на коммерческих платформах определения возраста.

Группа из Гарварда проанализировала как раз эпигенетику последовательностей рДНК, полученных в недавних работах другими исследователями. Сделано это было на образцах, собранных от мышей, собак и людей разных возрастов. Оказалось, что тестирование относительно небольших участков рДНК дает схожие или даже лучшие результаты определения возраста, чем тесты, основанные на полногеномном анализе.

Существовавшие до сих пор методы оценки возраста по метилированию ДНК довольно точны, но имеют ряд недостатков. Так, метод, разработанный Стивом Хорватом в 2013 году, основан на анализе 353 локусов метилирования CpG, разбросанных по всему геному. Связь этих сайтов с возрастными изменениями неизвестна. Панель Хорвата, как и другие подобные панели, работает с организмами одного вида, или с эволюционно родственными организмами, то есть маркеры здесь универсальны. Что автоматически означает лишь косвенную связь с молекулярными механизмами  старения.

С другой стороны, рДНК, как пишут авторы работы,  — «идеальный кандидат на участие в фундаментальных и эволюционно консервативных механизмах старения, а также на использование в качестве маркера возраста». Действительно, рДНК эволюционно ультраконсервативна, в клетке всегда задействована, а связь старения с уменьшеним ядрышек уже показана.

Исследователи пишут, что профили метилирования рДНК во многом совпадают у разных видов. Так, модель, разработанная на мышах, хорошо определяет возраст собак и волков. То есть калибруется для разных видов.

Проверили модель и на мышах с медленным старением — у которых отсутствует рецептор гормона роста, или которым снижали калорийность питания. Метилирование рДНК шло медленнее в этих случаях.

«Наше исследование подчеркивает фундаментальную роль ультраконсервативной рДНК в процессе старения и ее способность служить универсальным предиктором индивидуального возраста, который можно эффективно калибровать и применять для разных видов», — пишут авторы.

Источник

Meng Wang and Bernardo Lemos // Ribosomal DNA harbors an evolutionarily conserved clock of biological aging // Published in Advance February 14, 2019; DOI:10.1101/gr.241745.118
Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно