Гадание по ДНК

Люди всегда мечтали узнать, сколько им осталось жить. Гадалки и прочие экстрасенсы вовсю эксплуатируют стремление человека заглянуть в будущее. Хотя достоверность их предсказаний равна нулю, люди упорно несут «провидцам» деньги. Кажется, у любителей погадать на кофейной гуще появился куда более надежный источник информации: исследователи научились предсказывать примерную продолжительность жизни человека по его ДНК.

В отличие от «магов» и «колдунов», ученые не называют точную дату смерти. Их оценка исключительно вероятностна: специалисты из Эдинбургского университета заметили, что чем меньше модифицирована ДНК человека, тем выше вероятность, что он умрет раньше. Ученых интересовала вполне конкретная модификация со сложным названием метилирование ДНК.

Именно эта модификация стоила жизни овечке Долли – точнее, именно из-за нее клонированный зверь умер через семь лет после рождения, намного раньше срока. Метилирование – это добавление к нитям ДНК небольшой группы из четырех атомов, одного углерода и трех водородов (химики называют ее метильной группой, а формула выглядит как CH₃). Этот «довесок», который прикрепляют к ДНК особые белки, сигнализирует клеточным ферментам, что помеченная ДНК – особая. Чаще всего добавление CH₃«выключает» ДНК, «запрещая» ферментам считывать заложенную в ней информацию.

Метильные группы и другие метки не изменяют саму последовательность ДНК, но влияют на то, как именно воспроизводится заложенная в ней информация. Влияние оказалось настолько серьезным, что для подобных изменений был придуман специальный термин «эпигенетика», то есть надгеномная регуляция генома. Если представить, что наш организм со всеми его физиологическими особенностями и чертами личности – это государство, то генетика и эпигенетика – это как минимум его президент и премьер-министр. Причем до конца непонятно, кто из них главнее.

Различные эпигенетичские маркеры по-разному влияют на ДНК, но CH₃-группа– это почти всегда «заглушающая» метка. Долгое время ученые были уверены, что по мере старения живых существ в их ДНК становится все больше метильных групп. Однако недавние исследования показали, что это не так. «В целом метилирование генома при старении уменьшается, – рассказывает старший научный сотрудник Института биологии гена РАН, к. б. н. Алексей Гаврилов. – Ключевой момент в том, что с годами метильные метки «переезжают» на другие участки ДНК. В человеческом геноме полно так называемых мобильных элементов – фрагментов, которые могут «прыгать» с место на место и нарушать работу генов. У молодых людей такие элементы «заблокированы» CH₃-группами, у пожилых эта блокировка снимается и геном становится нестабильным».

Перегруппировка и изменение числа CH₃-групп приводят и к другим возрастным изменениям. Пока нам мало лет, в наших клетках работают белки-защитники, которые мешают развитию опухолей. С годами гены, кодирующие такие белки, «выключаются» из-за того, что на них навешиваются метильные остатки. В итоге организм остается безоружным и не может противостоять раку.

«С возрастом становится больше CH₃-групп и на генах рибосомных РНК, из которых собираются рибосомы – клеточные «машины», синтезируюющие белки. Чем меньше рибосом, тем хуже идет синтез белков, и это непосредственно связано со старением,  ведь из белков собственно и построен наш организм», - объясняет Гаврилов.

Биологические часы

Несмотря на то что все механизмы, при помощи которых метилирование регулирует работу генов, пока непонятны, общее количество CH₃-групп в геноме можно использовать для предсказания продолжительности жизни. Эдинбургские ученые проанализировали данные четырех долгосрочных исследований, авторы которых на протяжении многих лет следили в общей сложности за пятью тысячами пожилых людей. В начале наблюдений у всех участников были взяты образцы крови, из которых можно выделить ДНК.

Шотландские специалисты проводили грустную работу: они смотрели, сколько человек не дожило до конца исследований, и определяли, как сильно метилирована их ДНК по сравнению с другими участниками. Предварительно ученые определили среднее количество CH₃-групп в геноме для каждого возраста. Оказалось, что слишком быстрое деметилирование генома – предвестник ранней смерти. Причем риск людей с недометилированной (по отношению к возрастной норме) ДНК умереть слишком рано не зависел от того, насколько здоровый образ жизни они ведут, есть ли у них диабет или проблемы с сердцем и сосудами и другие факторы, которые влияют на продолжительность жизни.

«Можно сказать, что метилирование ДНК – это такие своеобразные биологические часы. В организме людей, чьи часы идут с большом опережением, вероятно, некие важные процессы происходят быстрее, чем в среднем. В том числе и процесс старения, – поясняет Алексей Гаврилов. – При этом метилирование может не являться собственно причиной старения, а лишь отражать те процессы, которые приводят к нему. Впрочем, нельзя исключать, что искусственно изменив статус метилирования можно повернуть некоторые из этих процессов вспять».

Пока ученые не понимают, что именно заставляет наши тела дряхлеть. Но работа шотландских исследователей дает удобный диагностический инструмент, чтобы определить, когда именно начнутся неприятные вещи. Впрочем, большой вопрос, сделает ли это знание нашу жизнь легче.