Исследователи связывают возрастные модификации ДНК с восприимчивостью к глазным болезням

Исследователи NEI связывают возрастные модификации ДНК с восприимчивостью к глазным болезням
                Метилирование ДНК является эпигенетическим механизмом, необходимым для нормального развития и дифференцировки клеток, а также связано со старением и образованием рака. Когда присутствует, метилирование ДНК обычно подавляет экспрессию генов. Кредит: Общий фонд NIH

Исследователи из Национального института глаз (NEI), изучающие эпигеномные изменения в светочувствительных фоторецепторах мышей, имеют более четкую картину того, как возрастные заболевания глаз могут быть связаны с возрастными изменениями в регуляции экспрессии генов. Результаты, опубликованные в сети Интернет 21 апреля в Cell Reports, позволяют предположить, что эпигеном можно использовать в качестве терапевтической стратегии для предотвращения основных причин потери зрения, таких как возрастная дегенерация желтого пятна (AMD). NEI является частью Национального института здоровья.
                                                                                       

«Наше исследование выясняет молекулярные изменения и биологические пути, связанные со старением фоторецепторов палочек, светочувствительных клеток сетчатки. Теперь будущие исследования могут продвинуться вперед, чтобы изучить, как мы можем предотвратить или отсрочить потерю зрения при старении и, надеюсь, уменьшить риск ассоциированной нейродегенерации «, — сказал ведущий исследователь исследования Ананд Сваруп, доктор философии, старший исследователь и руководитель лаборатории нейробиологии, нейродегенерации и восстановления NEI.

Каждый организм рождается с геномом, библиотекой генов, которые контролируют все клеточные и тканевые функции организма. Экспрессия этих генов — когда информация, хранящаяся в ДНК, преобразуется в инструкции по получению белков или других молекул — модулируется и поддерживается эпигеномом организма. Эпигеном маркирует код ДНК для изменения экспрессии генов способами, которые могут быть благоприятными и неблагоприятными для выживания.

Оказывается, что взаимодействие между геномом и эпигеномом развивается с возрастом организма. Поэтому ученые изучают эпигеномные модификации ДНК, чтобы понять, почему определенные заболевания развиваются с возрастом.

Чтобы исследовать, как такие модификации ДНК могут влиять на зрительные функции с возрастом, команда Swaroop провела полное секвенирование генома изменений метилирования ДНК в фоторецепторах мышиных стержней на четырех отдельных стадиях в течение жизни животного. Метилирование ДНК является эпигенетическим механизмом, необходимым для нормального развития и дифференцировки клеток, а также связано со старением и образованием рака. Когда присутствует, метилирование ДНК обычно подавляет экспрессию генов.

Секвенирование проводилось в возрасте трех месяцев (молодые), 12 месяцев (среднего возраста) и 18 и 24 месяцев (старше). Средняя продолжительность жизни мыши составляет около двух лет.

Палочковые фоторецепторы являются преобладающим типом клеток сетчатки, светочувствительной ткани в задней части глаза. Стержневые фоторецепторы обеспечивают зрение при слабом освещении и имеют решающее значение для выживания конических фоторецепторов, которые обеспечивают дневное и цветное зрение. Стержневая дисфункция часто встречается у пожилых людей и может быть ранним предупреждающим признаком AMD и других дегенеративных заболеваний сетчатки.


            Исследователи NEI связывают возрастные модификации ДНК с восприимчивостью к глазным болезням
                Моделирование показывает, как выглядит проход в продуктовом магазине для кого-то с возрастной макулярной дегенерацией. AMD повреждает макулу, маленькое пятно возле центра светочувствительной сетчатки глаза. Макула позволяет нам видеть объекты, которые находятся прямо перед собой — это часть глаза, используемая для острого, центрального зрения. Чтобы испытать виртуальную реальность, загрузите NEI-VR «Что я вижу» в магазине приложений Apple или в Google Play. Кредит: NEI

Исследователи определили 2054 дифференциально метилированных региона в четырех возрастных группах мышей, то есть геномных областей с различиями в метилировании ДНК.

«Мы знаем, что изменения метилирования ДНК тесно связаны с биологическим возрастом, но до этого исследования у нас было ограниченное понимание того, как эти изменения коррелируют с клеточной функцией», — сказал Сваруп. Это первое исследование, которое рассматривает изменения метилирования ДНК с возрастом животных. В очень немногих исследованиях изучались изменения метилирования ДНК у людей с AMD, основной причиной потери зрения у людей в возрасте 50 лет и старше, которые могут прогрессировать, даже если потеря зрения не обнаруживается.

Затем исследователи проанализировали дифференциально метилированные районы с данными РНК-секвенирования, чтобы более внимательно изучить, как мышиные гены транскрибируют белки в сетчатке по-разному по сравнению с животными в возрасте.

Эти анализы выявили явные сдвиги в том, как гены продуцировали белки, имеющие отношение к энергетическому метаболизму, функции митохондрий и долговечности фоторецепторов палочек, что свидетельствует об их вкладе в восприимчивость к возрастным болезням.

Стержневые фоторецепторы требуют огромного количества энергии для поддержания зрения и поэтому уязвимы для метаболических стрессов, сопровождающих старение. Считается, что лишение энергии фоторецепторов является ключевым фактором нейродегенерации сетчатки.

«Нейроны, особенно фоторецепторы, предпочитают глюкозу в качестве источника энергии, но при старении мы неожиданно наблюдали и использование жирных кислот. Эти исследования показывают, как изменения в функциях палочек старения могут сделать их уязвимыми к изменениям генетической восприимчивости и окружающей среды. факторы, которые вместе вызывают общие слепые заболевания, связанные со старением «, сказал Сваруп.

«Наша работа обеспечивает основную связь между старением, эпигеномом, дисфункцией митохондрий клетки и такими заболеваниями, как AMD. Полученные результаты имеют широкое значение для понимания того, как мы понимаем возрастную нейродегенерацию не только в глазу, но и в других местах тело «, сказал он.

«Будущие исследования позволят оценить, способствует ли метилирование ДНК изменениям в экспрессии метаболических генов, и, таким образом, представить эпигеномное редактирование как терапевтическую возможность для возрастных заболеваний сетчатки», — сказал первый автор исследования Ximena Corso-Díaz, Ph. Д., научный сотрудник лаборатории нейробиологии, нейродегенерации и восстановления.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *