Возрастные изменения ДНК связаны с восприимчивостью к глазным болезням
Ученые американского Национального института глазных заболеваний (НИГЗ) получили четкое представление о том, как возрастные заболевания глаз могут быть связаны с возрастными изменениями в регуляции экспрессии генов. Результаты исследований, опубликованные в журнале Cell Reports, позволяют предположить, что эпигеном* можно использовать в терапевтической стратегии для предотвращения основных причин потери зрения, таких как возрастная макулярная дистрофия (ВМД).
По словам ведущего исследователя НИГЗ доктора Ананда Сварупа,
Это исследование проливает свет на молекулярные изменения и биологические пути, связанные со старением фоторецепторов-палочек - светочувствительных клеток сетчатки глаза.
Каждый организм рождается с геномом - библиотекой генов, которые контролируют все клеточные и тканевые функции организма. Экспрессия этих генов - при преобразовании информации, хранящейся в ДНК, в инструкции по созданию белков или других молекул - модулируется и поддерживается эпигеномом организма. Эпигеном помечает ДНК-код для изменения экспрессии генов таким образом, что это может быть благоприятным или неблагоприятным для выживания.
Оказывается, что взаимодействие между геномом и эпигеномом изменяется по мере старения организма. Поэтому ученые изучают модификации эпигеномной ДНК для выяснения того, почему определенные заболевания развиваются с возрастом.
Для изучения того, как такие модификации ДНК могут влиять на зрительные функции с возрастом, команда Сварупа проследила, как меняется ДНК в фоторецепторах-палочках на четырех отдельных этапах в течение жизни мыши. Секвенирование проводилось в возрасте 3 месяцев (молодой возраст), 12 месяцев (средний возраст), 18 и 24 месяцев (старший возраст). Средняя продолжительность жизни мыши составляет около двух лет.
Фоторецепторы-палочки — это преобладающий тип клеток на сетчатке глаза. Такие фоторецепторы обеспечивают зрение при плохом освещении и имеют решающее значение для выживания других фоторецепторов - колбочек, которые обеспечивают зрение при дневном свете и цветное зрение. Дисфункция палочек часто встречается у пожилых людей и может быть ранним предупреждающим признаком ВМД и других дегенеративных заболеваний сетчатки.
Исследователи выявили 2054 по-разному метилированных областей в четырех возрастных группах мышей, то есть геномных областей с различиями в метилировании ДНК*. Эти изменения связаны с биологическим возрастом.
Анализ всех этих изменений выявил явные сдвиги в том, как гены производят белки, имеющие отношение к энергетическому метаболизму, функции митохондрий и долговечности фоторецепторов-палочек, что указывает на их вклад в возрастную восприимчивость к болезням. Палочки требуют огромного количества энергии для поддержания зрения и, таким образом, уязвимы к метаболическим стрессам, сопровождающим старение. Считается, что лишение фоторецепторов энергии является ключевым фактором нейродегенерации сетчатки. Исследования показали, как изменения в функциях стареющих палочек могут сделать их уязвимыми к генетическим колебаниям восприимчивости и факторам окружающей среды, которые в совокупности вызывают возрастные болезни зрения.
Будущие исследования позволят оценить, способствует ли метилирование ДНК изменениям в экспрессии метаболических генов, и, таким образом, внедрить эпигеномное редактирование как терапевтическую возможность для лечения возрастных заболеваний сетчатки глаза.
* Эпигеном — это совокупность всех эпигенетических маркеров, обусловливающих экспрессию генов в данной клетке.
** Метилирование ДНК — это модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК, что можно рассматривать как часть эпигенетической составляющей генома.
Хотите больше новостей? Подпишитесь на наши новости на Facebook и Вконтакте.
Источник: NIH