Исследователи из Arizona State University и участники проекта Dog Aging Project выяснили, почему крупные породы собак живут меньше мелких. Согласно работе, опубликованной в журнале Science, ключевую роль в этом процессе играет потеря контроля над блуждающими ДНК-элементами LINE1 из-за возрастных изменений эпигенома.
Мелкие собаки вроде чихуахуа нередко доживают до двадцати лет, тогда как крупные гиганты вроде ирландских волкодавов живут в среднем десять лет или меньше. Эта обратная зависимость внутри одного биологического вида давно привлекала внимание ученых, нарушая привычные правила живой природы, где крупные млекопитающие обычно живут дольше.
Анализ генома собак раскрывает роль эпигенетики
Чтобы разгадать этот механизм, научная группа проанализировала образцы крови и ДНК собак, участвующих в многолетнем проекте Dog Aging Project. Исследователи картировали паттерны метилирования ДНК — химических меток, которые входят в состав эпигенома и управляют активностью генов без изменения самой нуклеотидной последовательности.
В ходе работы специалисты обнаружили, что старение сопровождается массовой потерей этих регуляторных меток. Особое внимание привлекли транспозоны, или «прыгающие гены», способные перемещаться по хромосомам и повреждать ДНК.
Скорость потери метилирования у крупных и мелких пород
Полученные данные показали четкую разницу в скорости генетических изменений между мелкими и крупными животными. В среднем гигантские породы теряют примерно на 35 процентов больше метилирования LINE1 за год, чем мелкие собратья.
Блез Маринер, исследователь из Школы наук о жизни и Центра эволюции и медицины Университета штата Аризона, отметил: «Это одна из самых четких молекулярных подписей из всех, что мы видели, которая согласуется с хорошо известным компромиссом между размером и продолжительностью жизни у собак».
Авторы исследования отмечают, что накопление подобных эпигенетических сдвигов позволяет точно прогнозировать возраст животного. Созданные на основе метилирования молекулярные часы способны определить возраст собаки с точностью до одного года, а те особи, чей эпигенетический возраст опережал хронологический, сталкивались с повышенным риском гибели в течение последующих двух лет. Брайана Маккой вспоминает собаку своей бабушки — чихуахуа, которая прожила около 20 лет, хотя и не отличалась покладистым характером.
Различия в старении самцов и самок
Помимо размеров тела, ученые выявили неожиданные генетические различия между полами. При этом самцы накапливали подобные изменения быстрее самок даже в тех случаях, когда были кастрированы в раннем возрасте.
Специалист по поведению и когнитивным способностям собак из Университета имени Этвеша Лоранда в Будапеште Борбала Турчан, не принимавшая участия в исследовании, отметила, что полученные результаты представляют большой интерес и находят отражение в поведенческих наблюдениях. Исследователи подчеркивают, что масштаб проекта, охватившего около 55 000 участников, предоставил уникальную базу для сопоставления анкетных данных о здоровье питомцев с лабораторными анализами крови.
Перспективы применения результатов для здоровья человека
Поскольку собаки демонстрируют значительные различия в продолжительности жизни внутри одного вида, они служат моделью для понимания старения. Руководитель научной работы подчеркивает практическую ценность полученных выводов.
Ноа Снайдер-Маклер, профессор Университета штата Аризона, заявил: «Наша работа предполагает, что транспозоны могут быть фундаментальной частью процесса старения у всех млекопитающих. Если это так, воздействие на эти элементы или на механизмы, которые их регулируют, может стать перспективным направлением для будущих терапевтических методов по продлению периода здоровой жизни у людей».
Хотя ученым еще предстоит выяснить, является ли повышенная активность элементов LINE1 первопричиной старения или его следствием, воздействие на механизмы регуляции транспозонов рассматривается как перспективное направление для будущих терапевтических методов. Дальнейшее изучение эпигенетических процессов поможет разработать подходы для продления периода здоровой жизни как у домашних животных, так и у людей.
По теме
