Команду возглавляла старший автор Шелли Бергер, доктор философии, профессор Университета Дэниела С. Оча в отделах Cell. Биология развития, Биология Генетика в Медицинской школе Перельмана при Университете Пенсильвании, и Вэйвэй Данг, доктор философии, бывший научный сотрудник Пенсильванского университета, который сейчас является доцентом Медицинского колледжа Бейлора, вместе с первым автором Пайелом Сеном, доктором философии, в настоящее время докторантом в Медицинском колледже Бейлора.
Лаборатория Бергера. Бергер также является директором программы Penn Epigenetics Program.
Экспрессия генов регулируется химическими модификациями хроматина — гистоновых белков, прочно связанных с ДНК. Некоторые химические группы в гистонах позволяют ДНК открываться, а другие — сжимать ее. Эти группы изменяют то, насколько компактна ДНК в определенных областях генома, что, в свою очередь, влияет на то, какие гены доступны для преобразования в РНК (процесс, называемый транскрипцией) и, в конечном итоге, в белки.
«Исследователи только начали понимать, как эти эпигенетические модификации гистонов могут играть важную роль в определении продолжительности жизни», — сказал Бергер. Она изучала такие эпигенетические метки более двух десятилетий и была одной из первых, кто выявил специфические модификации гистонов, которые не только изменяются во время старения, но и напрямую определяют продолжительность жизни.
«В этом исследовании мы обнаружили, что тип аномальной транскрипции резко увеличивается в старых клетках и что ее уменьшение может продлить продолжительность жизни», — сказал Данг, начавший это направление исследований, работая в лаборатории Бергера. «Этот эффект долголетия опосредован эволюционно консервативной химической модификацией гистонов. Это первая демонстрация того, что такой механизм существует для регулирования старения».
«Мы использовали почкующиеся дрожжи, одноклеточный организм, для изучения эпигенетической регуляции старения, и эта простая модель оказалась весьма действенной», — пояснил Сен. У дрожжей старение измеряется количеством раз, когда материнская клетка делится на сформировать дочерей до того, как это прекратится. Это число — в среднем 25 делений — находится под строгим контролем и, как обнаружили исследователи, может быть уменьшено или увеличено путем изменения модификаций гистонов. Они показали, что, когда к гистонам дрожжей присоединяется меньшее количество химических групп определенного типа, аномальная транскрипция значительно увеличивается в старых клетках.
Напротив, команда обнаружила, что у штаммов дрожжей с определенной делецией фермента эта аномальная транскрипция снижается, а продолжительность жизни увеличивается примерно на 30 процентов.«Мы начали исследовать, можно ли продемонстрировать такой путь долголетия в клетках млекопитающих», — говорит Бергер. «Однако эти исследования осложняются сложностью генома у более продвинутых организмов.
Одна из наших долгосрочных целей — разработать лекарства, которые могут помочь сохранить эти полезные модификации гистонов и продлить здоровую жизнь человека».