Модификация «катушки» ДНК влияет на старение и долголетие

Исследование модифицированного белка, вокруг которого обёрнута ДНК, проливает свет на то, как регуляция генов связана со старением и долголетием у нематод, плодовых мух и, возможно, людей.

Работа имеет значение для понимания регуляции экспрессии генов и может предложить новую мишень для лекарств от возрастных заболеваний.

Исследование Корнеллского университета, опубликованное 1 апреля в журнале Genes and Development, фокусируется на специфической модификации гистонового белка H3. Гистоновые белки, похожие на катушки, на которые намотана нить ДНК, необходимы для упаковки ДНК в клетках. Гистоны могут быть модифицированы множеством способов, что влияет на упаковку ДНК и включение/выключение генов. Модификация H3, названная H3K36me3, относится к химической метке в определённом положении белка H3.

В исследовании учёные определили геномный паттерн этой модификации H3, а затем профилировали экспрессию всех генов у молодых и старых нематод C. elegans. Они обнаружили, что если гены были обёрнуты вокруг гистонов с низким уровнем этой модификации, экспрессия таких генов с возрастом имела тенденцию к колебаниям. В то же время экспрессия генов, обёрнутых вокруг гистонов с высоким уровнем той же модификации, оставалась стабильной с возрастом.

«Если эта метка на гистоновом белке обнаруживается на высоком уровне, она может стабилизировать экспрессию генов в процессе старения», — сказала Сильвия Ли.

Исследователи проверили, уникален ли этот паттерн для C. elegans или наблюдается у других видов. Работая с коллегами из Университета Брауна, команда изучила данные плодовых мух (Drosophila melanogaster) и обнаружила ту же корреляцию.

«У нас есть веские основания полагать, что то, что мы наблюдаем, с высокой вероятностью консервативно и у людей», — отметила Ли.

Затем исследователи удалили у C. elegans фермент, который обычно способствует нанесению этой химической метки на белки H3, так что модификация исчезла. Без неё экспрессия генов стала более изменчивой с возрастом, а продолжительность жизни этих нематод сократилась.

«Мы предполагаем, что эта гистоновая метка важна для сохранения нормальной продолжительности жизни», — сказала Ли.

Следующим шагом будет проверка, верны ли выводы, сделанные на нематодах и плодовых мухах, для млекопитающих и людей. Хотя модификация H3K36me3 обнаруживается во многих разных клетках, включая человеческие, о её функциях известно не так много. Дальнейшее изучение может дополнить фундаментальное понимание регуляции генов.

С клинической точки зрения, модификация H3K36me3 связана с дефектами развития и развитием рака. > «Белковый партнёр, который распознаёт эту гистоновую модификацию и опосредует исходы заболеваний, может стать целевой точкой» для будущих терапий, — сказала Ли.