Para ilmuwan sering menggunakan “jam epigenetik” untuk mengukur penuaan biologis, tetapi apa yang membuat jam ini kutu tidak sepenuhnya dipahami. Sekarang, para ilmuwan telah menemukan petunjuk: jam disinkronkan dengan mutasi acak yang muncul dalam DNA seiring bertambahnya usia.
Sudah lama diketahui bahwa, selama umur manusia, mutasi menumpuk dalam DNA sel. Ini terjadi ketika sel mereplikasi atau terpapar penghinaan, seperti radiasi dan infeksi. Ditambah lagi, seiring bertambahnya usia, mekanisme yang memperbaiki kerusakan DNA juga tidak berfungsi. Seiring bertambahnya usia dan mutasi orang, kemungkinan masalah kekebalan tubuh, neurodegenerasi dan kanker juga meningkat secara dramatis.
Tetapi mutasi DNA tidak menceritakan keseluruhan kisah penuaan.
Ada juga perubahan molekuler yang terjadi “di atas” DNA. Perubahan ini, yang dikenal sebagai perubahan “epigenetik”, tidak secara langsung mengubah kode yang mendasari DNA. Sebaliknya, mereka menyalakan atau mematikan gen atau mematikan volume mereka ke atas atau ke bawah. Penelitian menunjukkan bahwa pola penanda epigenetik pada perubahan DNA dengan cara yang dapat diprediksi seiring bertambahnya usia, dan jam epigenetik bekerja dengan melacak pola -pola tersebut dan kemudian memperkirakan “usia biologis” dari orang atau jaringan tertentu.
Studi baru, diterbitkan 13 Januari di jurnal Penuaan alammengikat perubahan genetik dan epigenetik ini bersama -sama dengan cara baru.
Terkait: Kehamilan dapat mempercepat ‘Penuaan Biologis,’ menunjukkan
“Ini studi yang penting,” kata Jesse Poganikseorang penyelidik di Rumah Sakit Brigham dan Wanita dan Instruktur di bidang Kedokteran di Harvard Medical School yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
“Orang-orang dengan benar mengkritik apa yang disebut sifat kotak hitam dari jam epigenetik,” katanya kepada Live Science. Ada banyak pertanyaan tentang apa yang mendorong perubahan epigenetik yang kita lihat, dan apakah perubahan itu sendiri benar -benar mendorong penuaan atau hanya cerminan dari itu – seperti kerutan adalah tanda penuaan kulit, bukan penyebabnya.
“Setiap pemahaman lebih lanjut tentang mekanisme dasar yang berperan akan pada akhirnya akan membantu kita untuk memajukan lapangan,” kata Poganik.
Kaskade perubahan
Studi baru dimulai dengan rekan penulis studi senior Steven CummingsDirektur Eksekutif Pusat Koordinasi San Francisco di University of California (UC), San Francisco, yang berteori bahwa mutasi gen mungkin secara langsung terkait dengan perubahan yang diukur dengan jam epigenetik. Dan pada akhirnya, “itulah yang kami temukan,” kata Cummings, yang juga seorang ilmuwan peneliti senior di Sutter Health’s California Pacific Medical Center Research Institute.
“Keduanya sangat berkorelasi,” katanya kepada Live Science.
Untuk menjelaskan alasan di balik teori ini, mari kita buka sedikit chemistry.
Salah satu mode umum epigenetika, yang didasarkan sebagian besar jam epigenetik, disebut metilasi DNA. Ini melibatkan molekul yang disebut gugus metil yang mengaitkan ke sitosin (C), salah satu dari empat huruf dalam kode DNA. Ini terutama terjadi di tempat -tempat dalam molekul DNA di mana C duduk di sebelah guanin (G), yang dikenal sebagai situs CpG. Tetapi jika ada mutasi dan perubahan C atau G, situs itu tidak lagi CPG dan karenanya jauh lebih kecil kemungkinannya untuk dimetilasi.
“Itu cara di mana mutasi dapat menyebabkan perubahan metilasi-hilangnya metilasi,” kata rekan penulis studi senior Trey Idekerseorang profesor di Sekolah Teknik Sekolah Kedokteran dan Jacobs UC San Diego.
“Dan ternyata, yang sebaliknya sebenarnya bisa benar,” tambah Ideker. Metilasi dapat, pada gilirannya, mempengaruhi di mana mutasi DNA muncul. Jika gugus metil melekat pada bagian tertentu dari C, ini dapat memicu a reaksi kimia yang mengacaukan cmembuatnya lebih mungkin bermutasi nanti, Ideker menjelaskan.
Mengingat dorongan dan tarikan antara mutasi dan metilasi ini, tim bertanya -tanya apakah mereka dapat mengikat proses yang saling tergantung ini kembali ke penuaan.
Untuk melakukannya, penulis studi utama Zane Kochseorang mahasiswa doktoral dalam bioinformatika di UC San Diego, melihat dua database yang ada: atlas genom kanker dan analisis pan-kanker seluruh genom. Dari ini, tim menggambar data mutasi dan metilasi dari lebih dari 9.330 pasien kanker. Sebagian besar data berasal dari biopsi tumor, tetapi subset dari pasien juga memiliki sampel yang diambil dari jaringan normal yang tidak kanker. Sulit untuk menemukan kumpulan data yang sebanding dengan data genetik dan epigenetik, kata Ideker.
Menghancurkan angka -angka, para peneliti menemukan bahwa situs CpG yang bermutasi memang memiliki metilasi yang lebih sedikit daripada situs CpG yang tidak terputus. Terlebih lagi, mutasi tampaknya bertepatan dengan efek riak yang lebih luas: situs CpG utuh yang terletak di dekat mutan ini “sangat hipermetilasi,” dengan perbandingan. Dan efek riak ini dapat diamati hingga 10.000 huruf di setiap sisi mutasi.
“Ini seperti ledakan perubahan metilasi yang terjadi di sekitar mutasi itu,” kata Ideker, tetapi kami belum tahu mengapa atau bagaimana itu terjadi, atau waktu yang tepat dari peristiwa apa yang terjadi terlebih dahulu. “Yang kita tahu adalah bahwa ada hubungan yang sangat jelas ini.”
Terkait: Uji ‘penuaan biologis’ baru memprediksi peluang Anda untuk mati dalam 12 bulan ke depan
Melihat hubungan ini, tim kemudian membangun jam berdasarkan pola perubahan genetik dan epigenetik ini. Kedua jam membuat prediksi usia yang serupa. Singkatnya, kedua jam tampaknya disinkronkan.
Apa yang bisa ini ceritakan tentang penuaan? Bisa jadi perubahan genetik dan epigenetik keduanya terjadi di hilir dari beberapa proses lain yang sebenarnya adalah pendorong penuaan yang benar dan mendasari. Namun, Cummings mendukung teori yang berbeda: bahwa mutasi DNA mendorong penuaan dan bahwa epigenetik hanya mencerminkan proses ini.
Jika itu masalahnya, para ilmuwan dalam pencarian untuk membalikkan atau menghentikan penuaan menghadapi tantangan. “Mereka harus mencari tahu bagaimana Anda membalikkan mutasi somatik yang mendasarinya,” kata Cummings, daripada hanya mengubah penanda epigenetik di atas DNA.
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk menjelaskan sepenuhnya temuan penelitian dan hubungannya dengan penuaan. Sebagai permulaan, penelitian ini hanya melihat jaringan dari orang dengan kanker, sehingga temuan perlu direplikasi pada individu tanpa penyakit, kata Poganik. Selain itu, sampel jaringan dari masing -masing individu diambil pada satu titik waktu, sehingga tim tidak dapat secara langsung mengamati perubahan yang berlangsung seiring bertambahnya usia, tambahnya.
Ideker menyarankan bahwa, dalam percobaan laboratorium di masa depan, para ilmuwan dapat memicu mutasi dalam sel dan kemudian memantau setiap perubahan epigenetik yang terungkap. Studi jangka panjang manusia, yang mengikuti orang-orang dari waktu ke waktu, juga dapat memberikan rasa fenomena mana yang terjadi terlebih dahulu, atau apakah itu benar-benar interaksi yang berkelanjutan antara keduanya, kata Poganik.
Bersama -sama, studi masa depan ini akan memberi cahaya baru tentang apa yang membuat jam epigenetik berdetak dan, lebih luas, apa yang membuat kita bertambah tua.
“Bahkan pengembang dan pengguna berat dari jam mengakui bahwa ini adalah batasan – bahwa kami tidak mengerti bagaimana mereka bekerja,” kata Poganik. “Semakin kita mengerti tentang bagaimana mereka bekerja, semakin banyak kita akan mengerti tentang konteks untuk menerapkannya.”
