Βασιζόμενοι σε προηγούμενη, πρωτοποριακή έρευνά τους πάνω στην επιγενετική και τα μετατιθέμενα στοιχεία που σχετίζονται με τη γήρανση, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Eötvös Loránd πέτυχαν ένα σημαντικό επίτευγμα, αποκαλύπτοντας τους μοριακούς μηχανισμούς της γήρανσης και της μακροζωίας. Η ανακάλυψη εμβαθύνει την κατανόησή μας γύρω από αυτές και ανοίγει τον δρόμο για παρεμβάσεις στη διαδικασία της γήρανσης.
Η τελευταία μελέτη των Δρ. Ádám Sturm και Tibor Vellai, που δημοσιεύτηκε στο International Journal of Molecular Sciences, αποκαλύπτει έναν νέο επιγενετικό μηχανισμό στο μιτοχονδριακό DNA (mtDNA) που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην προσέγγιση της έρευνας και της διάγνωσης της γήρανσης.
Στα προηγούμενα άρθρα τους το 2015 και το 2023, οι Δρ. Sturm και Δρ. Vellai επιβεβαίωσαν τον κρίσιμο ρόλο των μετατιθέμενων στοιχείων στη διαδικασία γήρανσης. Η τρέχουσα έρευνά τους επεκτείνεται σε αυτή τη βάση, αποκαλύπτοντας ένα νέο στρώμα πολυπλοκότητας στην κυτταρική γήρανση.
Ανακάλυψη του μιτοχονδριακού επιγενετικού ρολογιού
Η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε μια προηγουμένως κρυμμένη τροποποίηση του DNA, τη Ν6-μεθυλαδενίνη (6mA), η οποία συσσωρεύεται προοδευτικά στο mtDNA καθώς οι οργανισμοί γερνούν. Αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε σε διάφορα είδη, όπως το Caenorhabditis elegans, η φρουτόμυγα Drosophila melanogaster και οι σκύλοι, υποδηλώνοντας έναν εξελικτικό μηχανισμό διατηρημένο στη διαδικασία γήρανσης σε όλα τα ζωικά είδη.
«Ανακαλύψαμε αυτό που θα μπορούσε να περιγραφεί ως μιτοχονδριακό επιγενετικό ρολόι. Αυτό το ρολόι χτυπά με διαφορετικό ρυθμό ανάλογα με τη διάρκεια ζωής του οργανισμού, παρέχοντας μια νέα προοπτική για το πώς ρυθμίζεται η γήρανση σε κυτταρικό επίπεδο. Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε πώς αυτό συνδέεται με την προηγούμενη εργασία μας σχετικά με τα μετατιθέμενα στοιχεία και τη σταθερότητα του γονιδιώματος», εξηγεί ο Δρ. Sturm.
Για να επιλύσει προηγούμενες διαφωνίες σχετικά με την ύπαρξη του κρυφού σήματος τροποποίησης 6mA στα γονιδιώματα των ζώων, η ομάδα ανέπτυξε μια νέα αξιόπιστη μέθοδο που βασίζεται στο PCR για την ανίχνευση αυτών των τροποποιήσεων. Αυτή η τεχνική επιτρέπει την ακριβή, ειδική για την αλληλουχία μέτρηση των επιπέδων 6mA στο mtDNA, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των προηγούμενων μεθόδων.
Σύνδεση της συσσώρευσης 6mA με τη μακροζωία
Ένα βασικό εύρημα της μελέτης ήταν ότι τα μακρόβια μεταλλαγμένα C. elegans, τα οποία ζουν δύο φορές περισσότερο από τα άγρια σκουλήκια, συσσωρεύουν 6mA με τον μισό ρυθμό τα υπόλοιπα. Αυτή η παρατήρηση συνδέει έντονα τον ρυθμό συσσώρευσης 6mA με τη διαδικασία γήρανσης και τη ρύθμιση της διάρκειας ζωής, θυμίζοντας τα προηγούμενα ευρήματα της ομάδας σχετικά με τη δραστηριότητα και τη μακροζωία μετατιθέμενων στοιχείων.
Η έρευνα διευκρίνισε επίσης τις ενζυμικές οδούς που είναι υπεύθυνες για την προσθήκη και την αφαίρεση τροποποιήσεων 6mA στο mtDNA. Παραδόξως, αυτά φαίνεται να είναι τα ίδια ένζυμα που εμπλέκονται στη μεθυλίωση του πυρηνικού DNA, υποδηλώνοντας μια συντονισμένη επιγενετική ρύθμιση σε διαφορετικά κυτταρικά διαμερίσματα.
«Τα ευρήματά μας ανοίγουν νέους δρόμους για την κατανόηση και πιθανή παρέμβαση στη διαδικασία της γήρανσης», τονίζει ο Δρ. Vellai σχετικά με τις πιθανές συνέπειες αυτής της ανακάλυψης και συμπληρώνει:
«Αυτό το επιγενετικό ρολόι στο mtDNA θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως ένας πιο προσιτός και οικονομικά αποδοτικός τρόπος μέτρησης της βιολογικής ηλικίας, σε σύγκριση με τις υπάρχουσες μεθόδους. Σε συνδυασμό με τις προηγούμενες γνώσεις μας σχετικά με τα μεταφερόμενα στοιχεία, αποκτούμε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της διαδικασίας γήρανσης».
Μακροζωία: Πόσο πρέπει να περπατάτε καθημερινά για να κερδίσετε έναν επιπλέον χρόνο ζωής
Η μελέτη ανοίγει το δρόμο για μελλοντική έρευνα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι περιβαλλοντικοί παράγοντες, οι επιλογές του τρόπου ζωής και οι πιθανές παρεμβάσεις μπορεί να επηρεάσουν τον ρυθμό συσσώρευσης 6mA στο mtDNA και τη δραστηριότητα των μετατιθέμενων στοιχείων. Η κατανόηση αυτών των επιγενετικών αλλαγών θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για την προώθηση της υγιέστερης γήρανσης και, ενδεχομένως, την επέκταση της διάρκειας της υγείας.