Kang Zhang, ředitel Institutu pro genomickou medicínu na University of California San Diego: „ Pokud jde o biologii, naše hodiny každému měří jinak. „

Není to tak dávno, co jsme nabyli dojmu, že už známe sídlo našich biologických hodin a že bude hračkou si je znovu natahovat. Měly být na koncích chromozomů v telomerách a rozhodující měla být jejich délka, která se každým dělením buňky o něco zkracuje. Pokusy s klonovanými zvířaty nás z této představy později vyvedly. Telomery - opakující se nukleotidové sekvence na koncích chromozomů, se sice s naším věkem zkracují, ale i na sklonku života je máme ještě dost dlouhé na to, že by nám dobře sloužily další, nebo několik dalších životů.
Ne, že by mechanismus zkracujících se telomer nebyl důležitý, nemá ale hlavní funkci chronometru délky našich životů. Spíše je měřičem aktivního času vymezeného jednotlivým buňkám a je jakousi pojistkou před zhoubným bujením. Tím, že dovoluje buňkám se množit jen omezeně a při překročení určité hranice jim naordinuje spáchat sebevraždu, chrání nás před rakovinou. Nicméně o skutečném opotřebení organismu tento údaj mnoho nevypovídá a významnějším ukazatelem se ukazuje být množství a rozmístění metylových značek v genomu. I když se to tak těmito slovy téměř všude popisuje ("značek v genomu"), je dobré mít na paměti, že ve skutečnosti jde o záležitost „na“ genomu.

Cytosin - pyrimidinová stavební jednotka nukleové kyseliny. Ve šroubovici DNA vytváří komplementární pár s guaninem. Pořadí bází v DNA určuje geny.

K novým poznatkům metylace DNA přispěli nyní vědci z University of California, San Diego, kteří se se svými kolegy z dalších pracovišť věnovali procesu stárnutí na úrovni genů a molekul. Podařilo se jim najít zatím nejpřesnější způsob, kterým lze zjistit, jak jsme kdo starý. Využívají k tomu sledování množství a rozmístění nalepených metylových skupin na cytozinové stavební jednotky DNA. Podle nich dovedou odhadnout nejen stáří osoby, ale i předpovědět její reakce na léčbu a vývoj chorob, které se stářím souvisejí.

Na tom, že Zhangův kolektiv zjistil rozdíly v metylaci DNA, není nic divného, to popsala již řada autorů před nimi. Zajímavé na jejich práci je, že vše provedli na rozsáhlém souboru a že se z jejich výsledků dá vyčísti i něco navíc. Celkem měli v parádě 656 osob a na jejich DNA sledovali více než 485 000 metylových značek rozmístěných na různých místech jejich genomů. Tím, že v souboru měli osoby různého stáří (od devatenácti do stojedna let), tak se jim podařilo odhalit souvislost mezi metylací a stárnutím. Aby si byli ve svých závěrech zcela jisti, určování stáří osob podle metylačních značek si ověřili testem na dalších několika stech vzorků krve od osob o nichž na začátku testů nevěděli zhola nic. Věk se jim dařilo určovat spolehlivě.

Metyl, neboli metylová skupina je hydrofobní alkylová skupinou vzniklá odtržením jednoho vodíkového atomu z metanu. Genetici ji ve svých malůvkách místo -CH3 rádi označují symbolem -Me.

Určení stáří vyšetřením krve vychází z izolace DNA a určování metylačních značek, které jsou na ní nalepeny. Tomuto vzoru "druhého zápisu", který se na DNA vyskytuje se říká metylom. Tento zápis se na rozdíl od genomu v průbhu života jednotlivce neustále mění. V některých fázích života více, jindy méně. Do jisté míry je ale tento proces změn předvídatelný. Prověření metylomu se ukazuje být cestou, jak lze poměrně přesně stanovit aktuální biologický věk organismu. Vyšetření se nedělá prověřením několika klíčových genů, jak jsme byli zvyklí při prognózování vycházejícího z vyšetření DNA na přítomnost genů dlouhověkosti. Tentokrát jde o to, zjistit rozložení metylačních značek po celém genomu. Pro mladé osoby je totiž typické, že výrazně zametylované mají jen ostře ohraničené oblasti, přičemž jiné rozsáhlé oblasti mají prakticky bez metylových skupin. Ověnčení genomu těmito pokyny pro editaci příslušných genů je tedy v mládí vysoce strukturovanou záležitostí. S postupujícím věkem se metylové značky začnou jakoby rozpíjet do mnoha míst v genomu, a to i do těch, která zamlada byla "čistá". Hranice mezi metylovanými a nemetylovanými lokalitami se ve stáří stírají.

 

Pokud se metylová skupina nabalí na cytosin, který je v DNA součástí funkčního genu, potom se jeho přepis do RNA zkomplikuje a tvorba příslušného proteinů v buňce, klesá. Metylace je významný nástroj, kterým se v organismech ovlivňuje výkonnost genů.

Ukázalo se, že stupeň „rozmazávání“ metylačních značek nepostupuje u nás všech stejně rychle a dokonce i jednotlivých lokalit jsou mezi osobami rozdíly. K tomu všemu ani i u té které osoby, pro různé orgány, nepostupuje proces metylace souběžně. Pro různé tkáně se tento proces „rozpíjení“ metylačních značek liší. I když z tohoto „chaosu“ dost dobře zatím nevíme, kterých genů se toto ovlivňování týká, lze ze vzoru metylového zápisu určit, zda se jedná o osobu mladou, nebo věkem sešlou. Z objevu je nejvíce nadšena policie. Vyšetřovatelům trestných činů totiž dovoluje soustředit síly. Z krevních skvrn, chlupů, vlasů či oděrků kůže lze nyní na základě metylace DNA určit přibližný věk pachatele a zúžit okruh podezřelých.

 
Výsledky amerického týmu nám ale daly dost jasně najevo jednu nepříjemnou věc. Že totiž znalost genomu a genů je v mnoha případech zcela nedostačující. Stejně důležité jako je znát geny, bude potřeba se vyznat v metylomu - tedy do jaké míry jsou příslušné geny funkční. A to už je parketa vědního oboru nazvaného epigenetika. Znalost metylomů nejen pomůže zjistit skutečný biologický věk osob, ale bude dávat odpověď i na takové otázky, jakými je například - jak se ta která léčba podepisuje na pacientech z hlediska ovlivnění jejich biologického věku. Nastává éra v níž vědci začnou usilovně hledat co všechno nám život nevhodně nalepenými metylovými značkami zkracuje a co prodlužuje. Od dokonalého poznání bychom pak mohli očekávat mnohem aktivnější ovlivňování procesu našeho stárnutí. Zatímco přečtení genomu jednotlivce se stalo již záležitostí automatů, přičemž těm nejrychlejším to trvá jen asi padesát hodin, ve čtení našich metylomů jsme teprve na samém začátku.

Pramen: University of California - San Diego