Открытие скрытых эпигенетических часов в митохондриях указывает на «лимит продолжительности жизни»

Исследователи доктор Адам Штурм и доктор Тибор Веллаи из Университета им. Лоранда Этвёша, продолжая свою работу по эпигенетике старения и мобильным генетическим элементам, совершили новый прорыв в понимании молекулярных механизмов старения. Их последнее исследование, опубликованное в International Journal of Molecular Sciences, описывает новый эпигенетический механизм в митохондриальной ДНК (мтДНК), который может изменить подход к изучению старения и диагностике.

В своих предыдущих работах «The mechanism of aging: Primary role of transposable elements in genome disintegration» и «Downregulation of transposable elements extends lifespan in Caenorhabditis elegans» доктора Штурм и Веллаи установили ключевую роль мобильных генетических элементов в процессе старения. Текущее исследование развивает эту основу, открывая новый уровень сложности клеточного старения.

Учёные обнаружили, что ранее скрытая модификация ДНК — N⁶-метиладенин (6mA) — постепенно накапливается в мтДНК по мере старения организма. Это явление наблюдалось у разных видов, включая нематоду Caenorhabditis elegans, плодовую мушку Drosophila melanogaster и собак, что указывает на эволюционно консервативный механизм старения у всех животных.

«Мы обнаружили то, что можно назвать "митохондриальными эпигенетическими часами", — объясняет доктор Штурм. — Эти часы тикают с разной скоростью в зависимости от продолжительности жизни организма, открывая новый взгляд на регуляцию старения на клеточном уровне. Удивительно видеть, как это связано с нашей более ранней работой по мобильным элементам и стабильности генома».

Чтобы разрешить споры о существовании скрытой модификации 6mA в геномах животных, команда разработала новый надёжный ПЦР-метод для её детекции. Эта техника позволяет точно измерять уровень 6mA в конкретных последовательностях мтДНК, преодолевая ограничения предыдущих методов.

Ключевым открытием стало то, что у долгоживущих мутантов C. elegans (живущих вдвое дольше дикого типа) накопление 6mA происходит в два раза медленнее. Это наблюдение прочно связывает скорость накопления 6mA с процессом старения и регуляцией продолжительности жизни, перекликаясь с более ранними выводами команды об активности мобильных элементов и долголетии.

Исследование также выявило ферментативные пути, ответственные за добавление и удаление модификаций 6mA в мтДНК. Удивительно, что это, по-видимому, те же ферменты, что участвуют в метилировании ядерной ДНК, что указывает на скоординированную эпигенетическую регуляцию в разных клеточных компартментах.

«Наши открытия открывают новые пути для понимания и потенциального вмешательства в процесс старения, — говорит доктор Веллаи. — Эти эпигенетические часы в мтДНК могут стать более доступным и экономичным способом измерения биологического возраста по сравнению с существующими методами. В сочетании с нашими предыдущими выводами о мобильных элементах мы получаем более полную картину старения».

Исследование прокладывает путь для будущих работ о том, как факторы окружающей среды, образ жизни и потенциальные вмешательства могут влиять на скорость накопления 6mA в мтДНК и активность мобильных элементов. Понимание этих эпигенетических изменений может привести к новым стратегиям для более здорового старения и потенциального увеличения периода здоровой жизни.