Это первая исследовательская работа, показывающая, что животных в дикой природе можно точно определить по возрасту с помощью эпигенетических часов, которые предсказывают возраст на основе конкретных изменений в ДНК. Эта работа представляет собой новый инструмент для биологов, изучающих животных в дикой природе. Кроме того, результаты дают представление о возможных механизмах исключительного долголетия многих видов летучих мышей. Исследование будет опубликовано в номере журнала Nature Communications от 12 марта 2021 г.
«Мы надеялись, что эти эпигенетические изменения будут предсказывать возраст», – сказал Джеральд Уилкинсон, профессор биологии в Университете Мэриленд и соавтор статьи. «Но теперь у нас есть данные, чтобы показать, что вместо того, чтобы следить за животными на протяжении всей их жизни, чтобы быть уверенным в их возрасте, вы можете просто выйти и взять крошечный образец особи в дикой природе и узнать его возраст, что позволяет нам задавать всевозможные вопросы, которые мы не могли раньше."
Исследователи изучили ДНК 712 летучих мышей известного возраста, представляющих 26 видов, и обнаружили изменения в метилировании ДНК в участках генома, которые, как известно, связаны со старением. Метилирование ДНК – это процесс, который отключает гены.
Это происходит на протяжении всего развития и является важным регулятором клеток. В целом метилирование имеет тенденцию к снижению по всему геному с возрастом. Используя машинное обучение для поиска закономерностей в данных, исследователи обнаружили, что они могут оценить возраст летучей мыши с точностью до года на основе изменений в метилировании на 160 участках генома. Данные также показали, что у очень долгоживущих видов летучих мышей наблюдается меньшее изменение метилирования в целом с возрастом, чем у более короткоживущих летучих мышей.
Затем Уилкинсон и его команда проанализировали геномы четырех видов летучих мышей – трех долгоживущих и одного короткоживущего – чтобы определить конкретные гены, присутствующие в тех областях генома, где возрастные различия в метилировании коррелируют с продолжительностью жизни. Они обнаружили определенные участки в геноме, где метилирование с возрастом скорее увеличивалось, чем снижалось у короткоживущих летучих мышей, но не у долгоживущих, и что эти сайты были расположены рядом с 57 генами, которые часто мутируют в раковых опухолях и раковых опухолях.
195 генов, участвующих в иммунитете.
«Что действительно интересно, так это то, что участки, где мы обнаружили, что метилирование увеличивается с возрастом у короткоживущих летучих мышей, находятся рядом с генами, которые, как было показано, участвуют в онкогенезе – раке – и иммунном ответе», – сказал Уилкинсон. "Это говорит о том, что в этих регионах есть на что посмотреть в отношении механизмов, ответственных за долголетие."
Уилкинсон сказал, что анализ метилирования может дать представление о многих возрастных различиях между видами и привести к лучшему пониманию причин возрастного снижения у многих видов.
«Летучие мыши живут долго, и все же их слух не портится с возрастом, как наш», – сказал он. "Вы можете использовать этот метод, чтобы узнать, есть ли различия в метилировании, связанные со слухом. Сейчас мы можем задать всевозможные вопросы."