Ученые приблизились к разгадке различной продолжительности жизни мужчин и женщин
28.12.2020
Исследователи Университета Лобачевского выяснили, что существуют участки ДНК с разными траекториями возрастных изменений метилирования – модификации молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности – у мужчин и женщин. Анализ показал, что с возрастом увеличение изменчивости метилирования у мужчин в 15 раз выше, чем у женщин. Это не только пионерское исследование гендер-специфичной регуляции ДНК в контексте старения, но и принципиально новый подход, раскрывающий ранее не известные молекулярные механизмы гендерных различий в продолжительности жизни. Изучение их в будущем поможет предотвратить развитие возрастных заболеваний.
Независимо от расовой принадлежности, места проживания, средней продолжительности жизни в регионе, уровня медицинского обслуживания, материнской смертности и других факторов – всегда и везде женщины в среднем живут дольше мужчин. Где-то эта разница 2-3 года, например в Европе, а в некоторых регионах России она достигает 8 лет и даже 12 лет. Продолжительность жизни может существенно возрастать, как в Японии, в результате развития медицинских технологий и увеличения качества жизни, однако статистически значимая разница между мужчинами и женщинами все равно сохраняется.
Ученые подчеркивают, что риск возрастных заболеваний напрямую зависит от возраста человека, но не столько от «хронологического», т.е. того, который указан в паспорте, как от «биологического», т.е. того, который реально отражает процессы ускоренного или замедленного старения. Однако, как узнать биологический возраст – вопрос до сих пор открытый. Одним из наиболее многообещающих способов являются «эпигенетические часы».
Работа генов регулируется химическими модификациями ДНК. Ген может оказаться «блокирован» в результате метилирования определенных участков ДНК, и напротив, стать активным, если эти «метки» будут сняты. Уровень метилирования некоторых генов растет или убывает с возрастом равномерно. Измеряя уровень метилирования определенных точек ДНК, можно «подсмотреть» внутренний возраст клеток организма, узнать, сколько показывают их «эпигенетические часы».
В исследовании ученых Нижегородского государственного университета (Университета Лобачевского), опубликованном в журнале Aging, проведен анализ возраст-зависимых изменений метилирования ДНК у мужчин и женщин.
«Для проведения такого исследования нужны абсолютно нетривиальные решения по обработке данных большой размерности, ведь каждый метилом – анализ участков метилирования человеческой ДНК – включает около 450 тысяч точек», – отмечает руководитель исследования, проректор по научной работе ННГУ Михаил Иванченко.
Подобную задачу невозможно решить без использования сложных математических методов анализа. Ученые Университета Лобачевского доказали существование участков ДНК (СpG-сайты) с разными траекториями возрастных изменений метилирования у мужчин и женщин. Анализ таких сайтов и функциональной активности генов, к которым они относятся, указывает, что это не только локусы, связанные с гормональной регуляцией, но и гены, имеющие общебиологические функции.
Таким образом, среди большого количества генов, изменяющих метилирование с возрастом, существует небольшая, но значимая группа, в которой возрастные изменения происходят у мужчин и женщин по-разному. Например, это гены FIGN, которые кодирует белок, который участвует в делении клетки, и PRR4, кодируеющие белок, обладающий противомикробными свойствами. Дальнейший анализ показал, что с возрастом разброс уровня метилирования увеличивается, при этом возрастание вариабельности метилирования у мужчин в 15 раз выше, чем у женщин.
«Имеет ли это решающее значение для продолжительности жизни человека? Какие процессы и в каком возрасте являются триггерами для развития столь выраженных различий уровня метилирования у пожилых людей? Можно ли спрогнозировать развитие возраст-зависимых патологий за десятилетия до их первого проявления? Возможно ли предотвратить развитие болезни? На все эти вопросы только предстоит ответить», – отмечает ведущий геронтолог Европы, руководитель мегагранта ННГУ Клаудио Франчески.
Независимо от расовой принадлежности, места проживания, средней продолжительности жизни в регионе, уровня медицинского обслуживания, материнской смертности и других факторов – всегда и везде женщины в среднем живут дольше мужчин. Где-то эта разница 2-3 года, например в Европе, а в некоторых регионах России она достигает 8 лет и даже 12 лет. Продолжительность жизни может существенно возрастать, как в Японии, в результате развития медицинских технологий и увеличения качества жизни, однако статистически значимая разница между мужчинами и женщинами все равно сохраняется.
Ученые подчеркивают, что риск возрастных заболеваний напрямую зависит от возраста человека, но не столько от «хронологического», т.е. того, который указан в паспорте, как от «биологического», т.е. того, который реально отражает процессы ускоренного или замедленного старения. Однако, как узнать биологический возраст – вопрос до сих пор открытый. Одним из наиболее многообещающих способов являются «эпигенетические часы».
Работа генов регулируется химическими модификациями ДНК. Ген может оказаться «блокирован» в результате метилирования определенных участков ДНК, и напротив, стать активным, если эти «метки» будут сняты. Уровень метилирования некоторых генов растет или убывает с возрастом равномерно. Измеряя уровень метилирования определенных точек ДНК, можно «подсмотреть» внутренний возраст клеток организма, узнать, сколько показывают их «эпигенетические часы».
В исследовании ученых Нижегородского государственного университета (Университета Лобачевского), опубликованном в журнале Aging, проведен анализ возраст-зависимых изменений метилирования ДНК у мужчин и женщин.
«Для проведения такого исследования нужны абсолютно нетривиальные решения по обработке данных большой размерности, ведь каждый метилом – анализ участков метилирования человеческой ДНК – включает около 450 тысяч точек», – отмечает руководитель исследования, проректор по научной работе ННГУ Михаил Иванченко.
Подобную задачу невозможно решить без использования сложных математических методов анализа. Ученые Университета Лобачевского доказали существование участков ДНК (СpG-сайты) с разными траекториями возрастных изменений метилирования у мужчин и женщин. Анализ таких сайтов и функциональной активности генов, к которым они относятся, указывает, что это не только локусы, связанные с гормональной регуляцией, но и гены, имеющие общебиологические функции.
Таким образом, среди большого количества генов, изменяющих метилирование с возрастом, существует небольшая, но значимая группа, в которой возрастные изменения происходят у мужчин и женщин по-разному. Например, это гены FIGN, которые кодирует белок, который участвует в делении клетки, и PRR4, кодируеющие белок, обладающий противомикробными свойствами. Дальнейший анализ показал, что с возрастом разброс уровня метилирования увеличивается, при этом возрастание вариабельности метилирования у мужчин в 15 раз выше, чем у женщин.
«Имеет ли это решающее значение для продолжительности жизни человека? Какие процессы и в каком возрасте являются триггерами для развития столь выраженных различий уровня метилирования у пожилых людей? Можно ли спрогнозировать развитие возраст-зависимых патологий за десятилетия до их первого проявления? Возможно ли предотвратить развитие болезни? На все эти вопросы только предстоит ответить», – отмечает ведущий геронтолог Европы, руководитель мегагранта ННГУ Клаудио Франчески.
