Международная команда раскрыла, почему одни люди стареют быстрее — ответ оказался внутри клеток

С годами человек не только внешне меняется — кожа теряет упругость, суставы становятся менее подвижными, а память иногда подводит. Но за этими очевидными признаками скрывается куда более тонкий процесс: постепенно изменяется сама структура ДНК.

Международная команда генетиков обнаружила, что у большинства взрослых людей генетические последовательности могут растягиваться и терять стабильность, причём скорость этих изменений варьируется почти в четыре раза. Об этом сообщает Nature Genetics.

Как меняется ДНК с возрастом

ДНК — это своеобразная библиотека, где закодированы все инструкции для роста и функционирования организма. Однако не все её разделы одинаково устойчивы. В некоторых участках встречаются повторяющиеся фрагменты, длина которых может меняться со временем. Эти участки называются повторяющимися последовательностями, или репетицией.

В молодом возрасте такие фрагменты обычно стабильны, но с годами начинают "растягиваться", что затрудняет работу клеток и нарушает процессы синтеза белков. Это создаёт условия для развития болезней, особенно наследственных.

Сегодня известно более 60 заболеваний, связанных с подобными изменениями, включая болезнь Хантингтона, миотоническую дистрофию и боковой амиотрофический склероз. Ранее считалось, что такие нарушения встречаются редко, однако новое исследование показало: расширение повторов происходит у большинства людей по мере старения.

Исследование почти миллиона геномов

Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), Broad Institute и Гарвардской медицинской школы провели масштабный анализ 900 тысяч полных геномов, используя данные крупнейших биобанков — UK Biobank и All of Us Research Program.

Они применили новые вычислительные методы, позволившие оценить длину повторяющихся участков ДНК и их изменения с возрастом. Ранее подобные замеры требовали сложных и дорогостоящих технологий.

В ходе работы исследователи проанализировали более 356 тысяч повторяющихся участков и выяснили, что большинство из них постепенно удлиняется с возрастом, особенно в клетках крови.

"Правило x4": скорость изменений у всех разная

Одна из ключевых находок исследования — то, что наследственные особенности ДНК напрямую влияют на скорость расширения повторов. Два человека одного возраста могут иметь совершенно разную степень генетической нестабильности.

У одних изменения происходят в четыре раза быстрее, чем у других, что исследователи назвали "правилом x4". Этот эффект объясняется генетическими модификаторами — участками ДНК, которые регулируют скорость репликации.

Учёные выявили 29 регионов генома, способных как ускорять, так и замедлять процесс. При этом некоторые вариации, стабилизируя одни участки, одновременно повышают нестабильность других, что подчёркивает сложность молекулярных механизмов старения.

Генетическая нестабильность и болезни

Выяснилось, что расширение повторов может повышать риск тяжёлых заболеваний почек и печени. В частности, мутации в гене GLS увеличивают вероятность тяжёлого почечного недуга в 14 раз, а заболеваний печени — втрое.

Это открытие меняет подход к пониманию болезней, считавшихся связанными исключительно с образом жизни или внешними факторами. Теперь очевидно, что внутренние генетические процессы играют не меньшую роль.

Понимание причин, по которым у одних людей повторяющиеся участки ДНК расширяются быстрее, может помочь в разработке методов диагностики и профилактики возрастных патологий.

Почему геном теряет стабильность

Учёные предполагают, что с возрастом снижается эффективность систем, отвечающих за восстановление ДНК. Ошибки, возникающие при копировании генетического материала перед делением клеток, постепенно накапливаются, провоцируя увеличение длины повторов.

Кроме того, генетические варианты, влияющие на ферменты, участвующие в репарации ДНК, могут ускорять или, наоборот, замедлять этот процесс. Именно они формируют различия в скорости старения генома.

Некоторые биохимические факторы, включая качество питания и дефицит белка, также влияют на способность организма поддерживать стабильность клеток и тканей.

Новые горизонты для медицины

Осознание того, что нестабильность ДНК широко распространена, открывает возможности для медицины будущего.

Во-первых, измерение длины повторов может стать важным инструментом ранней диагностики заболеваний.

Во-вторых, понимание генетических модификаторов позволит разрабатывать препараты, направленные на поддержание стабильности ДНК. В перспективе такие подходы могут не только замедлить развитие болезней, но и отсрочить их начало.

Учёные также подчёркивают, что повторяющиеся последовательности не являются "мусором" генома, как считалось раньше. Напротив, они выполняют важные регуляторные функции, и их изменения отражают работу клеточных механизмов.

Поддержание здоровья на молекулярном уровне связано не только с генетикой, но и с правильным питанием, которое помогает клеткам противостоять стрессу и возрастным изменениям.

Генетическая нестабильность и процесс старения

Старение организма связано с множеством биологических изменений: ухудшением митохондриальных функций, ослаблением иммунной системы, изменением эпигенетической регуляции и снижением прочности тканей.

Однако именно нарушения стабильности ДНК лежат в основе многих клеточных процессов, запускающих болезни и возрастные изменения. Накопление ошибок в генетическом коде может способствовать развитию онкологических и нейродегенеративных заболеваний.

Новое исследование убедительно показывает: нестабильность ДНК — не редкое отклонение, а естественная часть старения. Скорость этих изменений зависит от генетики каждого человека, а различия могут достигать четырёхкратного уровня.

Осознание этого даёт шанс не просто продлить жизнь, но и сделать её качественнее, удерживая здоровье даже в зрелом возрасте.