Opierając się na swoich przełomowych badaniach w dziedzinie epigenetyki i elementów transpozycyjnych związanych ze starzeniem się, naukowcy z Uniwersytetu Eötvös Loránd osiągnęli znaczący przełom w odkrywaniu molekularnych mechanizmów starzenia.
dr. Ádám Sturm i Tibor Vellai z Uniwersytetu Eötvös Loránd osiągnęli kolejny znaczący przełom w badaniu starzenia się, rozszerzając swoje przełomowe badania na epigenetykę starzenia i elementy podlegające transpozycji. Te nowe odkrycia pogłębiły naszą wiedzę na temat mechanizmów molekularnych stojących za starzeniem się.
Ich najnowsze badanie, opublikowane w czasopiśmie „ International Journal of Molecular Sciencesujawnia nowy mechanizm epigenetyczny w mitochondriach DNA (mtDNA), które mogłyby zrewolucjonizować nasze podejście do badań i diagnostyki starzenia się.
W swoich poprzednich przełomowych artykułach pt. „Mechanizm starzenia: pierwotna rola elementów transpozycyjnych w dezintegracji genomu” (2015) I „Regulacja w dół elementów transpozycyjnych wydłuża żywotność Caenorhabditis elegans” (2023)dr Sturm i dr Vellai ustalili kluczową rolę elementów transpozycyjnych w procesie starzenia. Ich obecne badania rozwijają się na tym fundamencie, odkrywając nowy poziom złożoności starzenia się komórek.
Odkrycie mitochondrialnego zegara epigenetycznego
Zespół badawczy odkrył, że wcześniej ukryta modyfikacja DNA, N6-metyloadenina (6mA), stopniowo gromadzi się w mtDNA w miarę starzenia się organizmu. Zjawisko to zaobserwowano w różnych miejscach gatunekłącznie z nicieniem Caenorhabditis eleganckiemuszka owocowaDrosophila melanogasteri psów, co sugeruje ewolucyjnie konserwatywny mechanizm procesu starzenia się u wszystkich gatunków zwierząt.
„Odkryliśmy coś, co można określić mianem „mitochondrialnego zegara epigenetycznego” – wyjaśnia dr Sturm. „Zegar ten tyka z różną częstotliwością, w zależności od długości życia organizmu, co zapewnia nowe spojrzenie na regulację starzenia się na poziomie komórkowym. Fascynujące jest zobaczyć, jak łączy się to z naszą wcześniejszą pracą nad elementami transpozycyjnymi i stabilnością genomu”.
Aby rozwiązać wcześniejsze spory dotyczące istnienia ukrytego znaku modyfikacji 6 mA w genomach zwierząt, zespół opracował nowatorską, niezawodną metodę wykrywania tych modyfikacji opartą na PCR. Technika ta pozwala na dokładny, specyficzny dla sekwencji pomiar poziomów 6 mA w mtDNA, przezwyciężając ograniczenia poprzednich metod.
Powiązanie akumulacji 6 mA z trwałością
Kluczowym wnioskiem z badania było to, że jest długowieczny C. elegancja mutanty, które żyją dwa razy dłużej niż robaki typu dzikiego, akumulują 6 mA w tempie o połowę mniejszym niż ich normalne odpowiedniki. Obserwacja ta silnie łączy szybkość akumulacji 6 mA z procesem starzenia i regulacją długości życia, co przypomina wcześniejsze ustalenia zespołu dotyczące aktywności elementów transpozycyjnych i długowieczności.
W badaniu wyjaśniono także szlaki enzymatyczne odpowiedzialne za dodawanie i usuwanie modyfikacji 6 mA w mtDNA. Co zaskakujące, wydaje się, że są to te same enzymy zaangażowane w metylację jądrowego DNA, co sugeruje skoordynowaną regulację epigenetyczną w różnych przedziałach komórkowych.
Dr Vellai podkreśla potencjalne implikacje tego odkrycia: „Nasze odkrycia otwierają nowe możliwości zrozumienia procesu starzenia i potencjalnej interwencji w nim. Ten zegar epigenetyczny w mtDNA może służyć jako bardziej dostępny i opłacalny sposób pomiaru wieku biologicznego w porównaniu z istniejącymi metodami. W połączeniu z naszymi wcześniejszymi spostrzeżeniami na temat elementów transpozycyjnych zyskujemy pełniejszy obraz procesu starzenia”.
Badanie toruje drogę przyszłym badaniom nad tym, jak czynniki środowiskowe, styl życia i potencjalne interwencje mogą wpływać na tempo akumulacji 6 mA w mtDNA i aktywności elementów transpozycyjnych. Zrozumienie tych zmian epigenetycznych może prowadzić do opracowania nowych strategii promowania zdrowszego starzenia się i potencjalnego wydłużenia zdrowia.
Odniesienie: „N6-Metyladenina stopniowo gromadzi się w mitochondrialnym DNA podczas starzenia” autorzy: Ádám Sturm, Himani Sharma, Ferenc Bodnár, Maryam Aslam, Tibor Kovács, Ákos Németh, Bernadette Hotzi, Viktor Billes, Tímea Sigmond, Kitti Tátrai, Balázs Egyed, Blanka Téglás -Huszár, Gitta Schlosser, Nikolaos Charmpilas, Christina Ploumi, András Perczel, Nektarios Tavernarakis i Tibor Vellai, 2 października 2023 r., International Journal of Molecular Sciences.
DOI: 10.3390/ijms241914858
