Старший стаффордширский бультерьер бегает на улице.

Bigandt_Photography/Getty Images Plus через Getty Images

Мы все хотим прожить долгую и здоровую жизнь. Точно так же мы хотим, чтобы наши собаки прожили как можно более долгую и здоровую жизнь.

Изучение старения, известное как геронтология, является активной областью исследований в области здоровья людей и собак. Картирование геномов человека и собак и продолжающиеся достижения в области генетических технологий открывают новые области исследования того, как мы стареем и нашей восприимчивости к болезням по мере старения. Исследователи, финансируемые AKC Canine Health Foundation (CHF), исследовали роль эпигенетики в этих процессах у собак.

Фенотип организма, определяемый как его наблюдаемые характеристики, такие как голубые глаза или курчавая текстура шерсти, определяется его генетической структурой и окружающей средой. Эпигенетика — это изучение изменений фенотипа, не связанных с изменением последовательности нуклеотидов ДНК. Другими словами, он исследует факторы, влияющие на экспрессия генов и позволяют организмам с одинаковой генетической последовательностью выглядеть и вести себя совершенно по-разному.

ДНК состоит из нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из сахара (дезоксирибозы, обозначенной изогнутыми линиями на рисунке 1), одного из четырех оснований и фосфата. Четыре основания — это цитозин (С), гуанин (G), тимин (Т) и аденин (А). Цитозин всегда соединяется с гуанином, а тимин всегда соединяется с аденином, удерживая вместе две цепи ДНК.

Транскрипция — это процесс, при котором информация из цепи ДНК копируется в новую молекулу информационной РНК. Эта информационная РНК затем транслируется для создания белков, которые выполняют метаболические функции организма.

Метилирование ДНК — это один из механизмов, который организм использует для контроля экспрессии генов. Это происходит, когда ферменты переносят метильную группу на цитозиновый нуклеотид в сайте CpG. Сайты CpG возникают, когда цитозин следует за гуанином вдоль цепи ДНК с пятью и тремя штрихами (рис. 1). Они относительно редки в геноме позвоночных, но встречаются кластерами или островками (рис. 2) и часто указывают на начало областей промотора гена, областей, где инициируется транскрипция на цепи ДНК.

Целью гранта CHF 01822: «За пределами генома: пересечение генов и окружающей среды при раке собак» было установление методов и методов, необходимых для определения нормального метилирования у различных пород домашних собак. Как только эти паттерны метилирования, или метиломы, будут описаны, следующим шагом станет изучение того, как регуляция генов посредством метилирования влияет на фенотип, болезни и здоровье.

Эпигенетические часы собак

Первым этапом этого проекта была разработка «эпигенетических часов» для собак. Эпигенетические часы оценивают молекулярный возраст организма на основе уровней метилирования ДНК. У людей общий уровень метилирования снижается с возрастом и коррелирует с возрастными заболеваниями. Исследователи, получившие поддержку гранта CHF в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, исследовали подмножество CpG-сайтов у 46 собак, 62 серых волков (часть дикой популяции Йеллоустонского национального парка) и 729 людей. Они сравнили данные по метилированию этих участков и хронологический возраст каждого организма, чтобы создать эпигенетические часы для собак. Хотя корреляция между возрастом и уровнями метилирования у собак или волков по отдельности не была статистически значимой (вероятно, из-за небольшого количества исследованных собак), изучение объединенных данных о собаках и волках действительно показало сильную линейную связь между эпигенетическим возрастом и хронологическим возрастом псовых. , аналогичный тому, что встречается у людей.

Эпигенетическое ускорение старения

У людей возрастающая разница между эпигенетическим и хронологическим возрастом связана со многими заболеваниями. Например, 46-летний человек, страдающий от недоедания и подвергающийся воздействию смога, будет иметь гораздо более высокий эпигенетический возраст и риск заболеваний, чем 46-летний человек, соблюдающий сбалансированную диету и не подвергающийся воздействию загрязнения воздуха. Справедливо ли то же самое для собак? Исследователи выдвинули гипотезу, что, поскольку у собак крупных пород продолжительность жизни короче, чем у собак мелких пород, в целом их эпигенетический возраст должен опережать их хронологический возраст, а ускорение эпигенетического возраста собак должно коррелировать с размером породы собак. Хотя им не удалось продемонстрировать статистически значимую корреляцию между ускорением старения и весом породы в этой небольшой популяции, эта идея предлагает интересный способ изучить влияние размера породы на старение в такой фенотипически разнообразной популяции, как домашняя собака.

Еще больше интересного

Это исследование, опубликованное в журнале Старение1, демонстрирует, что метилирование ДНК и эпигенетическое старение у собак напоминают таковые у людей. Имея эпигенетические часы, установленные для псовых, ученые могут оценить хронологический возраст человека по образцу ДНК и получить еще один инструмент, позволяющий предположить индивидуальный риск заболевания. Дальнейшие исследования могут изучить влияние пола, размера породы, лекарств и диеты на эпигенетический возраст собак. Хорошая новость заключается в том, что эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК, могут быть обратимыми.

Таким образом, исследователи могут найти методы изменения старения и развития таких заболеваний, как рак, у людей и собак. CHF выделил два гранта на изучение таких закономерностей метилирования ДНК при раке одной собаки, лимфоме: 02309-T: Нацеливание на эпигеном рака: эффект специфического ингибирования гистон-лизин-метилтрансферазы при B-клеточной лимфоме собак; и 01918-G: Открытие биомаркеров для выявления риска лимфомы, классификации лечения и прогнозирования результата у золотистых ретриверов.

Оставайтесь с нами, поскольку CHF и его доноры работают над этим светлым будущим, в котором мы и наши собаки будем наслаждаться более долгой и здоровой жизнью. Поддержите исследование, финансируемое Фондом здоровья собак AKC, на странице akcchf.org/donate.

  1. Томпсон М.Дж., фон Холдт Б., Хорват С. и Пеллегрини М. (2017). Эпигенетические часы старения собак и волков. Старение (Олбани, штат Нью-Йорк), 9 (3), 1055–1068.

http://doi:10.18632/aging.101211

https://www.akc.org/wp-admin/admin-ajax.php