В биологических часах человека нашли главную шестерню

Метилирование ДНК — это процесс навешивания на двойную спираль инактивирующих меток, метильных групп. Из-за них участок ДНК скручивается и становится недоступным для считывания информации. Этот процесс происходит постепенно, и с возрастом все больше генов оказываются закрыты и перестают работать. На этом основан принцип «часов метилирования» — метода определения биологического возраста по количеству метильных меток в определенных участках ДНК.

Самые первые часы, придуманные американцем Стивом Хорватом, оценивают метилирование 353 участков в разных областях генома. Однако соотечественники Хорвата из Массачусетса предложили более простую методику. Они построили свои часы, решив оценивать за метилирование только одной группы генов — кодирующих рибосомальную РНК — и смогли таким образом правильно оценивать возраст у мышей, собак и людей.

Рибосомальные РНК входят в состав рибосомы, которая, в свою очередь, нужна для синтеза всех клеточных белков. Поэтому гены, кодирующие рибосомальные РНК, в клетке работают всегда — без них производство любых белков остановится. Коль скоро эта область генома так активна, можно предположить, что и изнашивается она быстрее прочих. И действительно, участка рибосомальной ДНК длиной всего в 13 тысяч пар оснований оказалось достаточно, чтобы определять возраст.

У хорошего маркера биологического возраста есть несколько критериев. Во-первых, он должен работать как на человеке, так и на модельных организмах. 353 участка, выявленные Хорватом, сильно отличались у разных млекопитающих, и для каждого нового вида часы приходилось строить заново. Новые же часы работают как минимум у собаки, мыши и человека, так как рибосомальная ДНК очень консервативна и почти не отличается даже у таких далеких видов.

Во-вторых, маркер должен непосредственно зависеть от возраста. Часы Хорвата опирались на случайные последовательности в разных генах, не связанные очевидно друг с другом и с процессами старения. В то же время, новые часы основаны на одном участке ДНК, имеющем непосредственное отношение к возрастным изменениям.

Наконец, маркер должен не только предсказывать возраст организм, но и реагировать на факторы, замедляющие или ускоряющие старение организма. Исследователи подтвердили, что их новый алгоритм реагирует на ограничение калорий, которое, как известно, откладывает биологическое старение самых разных животных, и репрограммирование клеток, которое возвращает их в стволовое состояние.