محو شدن کنترل روی "ژن های پرش" ممکن است توضیح دهد که چرا سگ های بزرگ زودتر پیر می شوند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

در میان پستانداران، گونه‌های بزرگ‌تر معمولا عمر طولانی‌تری دارند که از تنها چند سال برای موش‌ها تا تقریبا 200 سال برای برخی نهنگ‌ها متغیر است.

با این حال، وقتی به درون گونه‌ها نگاه می‌کنیم، اغلب عکس آن را می‌بینیم - افراد کوچک‌تر از افراد بزرگ‌تر زندگی می‌کنند. و ما این را در سگ ها می بینیم.

دوستداران و صاحبان سگ مدت‌هاست که این استثنا را تجربه کرده‌اند، زیرا نژادهای سگ بزرگ‌تر نسبت به سگ‌های کوچک‌تر سریع‌تر رشد می‌کنند و جوان‌تر می‌میرند. دانشمندان برای درک علل زمینه‌ای این به اصطلاح «سال‌های سگی» کار کرده‌اند که می‌تواند زمان سگ‌ها را با همنشینان انسانی‌شان کوتاه کند.

نوآ اسنایدر ماکلر، نویسنده ارشد این مطالعه، استاد دانشکده علوم زیستی و مرکز تکامل و پزشکی دانشگاه ایالتی آریزونا، می‌گوید: «سگ‌ها الگوی خارق‌العاده‌ای برای درک پیری ارائه می‌دهند، زیرا در طول عمر یک گونه تفاوت چشمگیری نشان می‌دهند.

سگ های بزرگ نه تنها جوان تر می میرند، بلکه بیشتر مستعد ابتلا به بسیاری از بیماری های مرتبط با افزایش سن هستند. و آنچه دانشمندان می توانند در مورد پیری سگ بیاموزند می تواند دریچه مهمی به پیری انسان نیز ارائه دهد.

اسنایدر-مکلر گفت: "از آنجایی که آنها حیوانات همدم هستند، می توانند الگوی قدرتمندی با ارتباط فوری با سلامت انسان باشند. زندگی با ما به این معنی است که ما تجربیات و محیط های خود را به اشتراک می گذاریم، در حالی که عشق ما به حیوانات خانگی مان به این معنی است که به آنها غذا، ورزش و مراقبت های بهداشتی مادام العمر ارائه می دهیم - به این معنی که می توانیم بسیاری از یافته های حیوانات خانگی کوتاه مدت خود را به انسان ها ترجمه کنیم."

مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه ایالتی آریزونا انجام شد، اولین توضیح مولکولی قانع‌کننده را در مورد اینکه چرا سگ‌های بزرگ عمر کوتاه‌تری دارند ارائه می‌دهد: پاسخ ممکن است در این باشد که چگونه ویژگی‌های پیری باعث تغییر شکل DNA سگ می‌شود. این مطالعه در Science منتشر شده است.

تیمی از دانشمندان با استفاده از داده‌های 864 سگ ثبت‌نام شده در پروژه پیری سگ، الگوهای متیلاسیون DNA را در سطح ژنوم ترسیم کردند. متیلاسیون DNA بخشی از اپی ژنوم است که بر میزان روشن یا خاموش شدن ژن ها بدون تغییر توالی DNA در هر ژن تأثیر می گذارد. اپی ژنوم همچنین به نشانه‌های محیطی مانند رژیم غذایی یا استرس پاسخ می‌دهد، و، برای این کار، متیلاسیون DNA یک نشانه شیمیایی ثابت از پیری و تنظیم DNA است.

یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که پیری با از بین رفتن گسترده این علائم تنظیمی در طول زمان، به‌ویژه در مناطقی از ژنوم موسوم به «ژن‌های پرش» یا عناصر قابل انتقال همراه است. دسته‌ای از این ژن‌های جهشی به نام LINE1s جزء کلیدی تفاوت‌های پیری بیولوژیکی هستند.

LINE1 ها می توانند خود را کپی کرده و در سرتاسر ژنوم وارد کنند، از کروموزوم به کروموزوم دیگر بپرند و در این فرآیند به DNA آسیب برسانند. در حالی که معمولا توسط متیلاسیون DNA کنترل می شوند، فعالیت آنها می تواند با از بین رفتن این علائم تنظیمی افزایش یابد - فرآیندی که با بی ثباتی ژنومی، سرطان و سایر بیماری های مرتبط با افزایش سن مرتبط است.

اسنایدر-مکلر گفت: «آنچه ما دریافتیم این بود که تنظیم اپی ژنتیکی عناصر قابل انتقال - به ویژه LINE1s - به نظر می‌رسد که عامل اصلی شکل‌گیری سرعت پیری سگ‌های مختلف باشد.

این مطالعه نشان داد که بیش از 40 درصد از نواحی مرتبط با LINE1 در ژنوم با افزایش سن متیلاسیون را از دست می دهند و آنها را به آسیب پذیرترین طبقه از عناصر قابل انتقال تبدیل می کند. این تلفات به طور مساوی در بین سگ ها توزیع نمی شود: نژادهای بزرگتر کاهش قابل توجهی سریعتر را تجربه می کنند.

به طور متوسط، نژادهای سگ غول پیکر تقریبا 35٪ بیشتر متیلاسیون LINE1 در سال را نسبت به نژادهای کوچک از دست می دهند.

Blaise Mariner، یکی از نویسندگان، همچنین محقق دانشکده علوم زیستی ASU و مرکز تکامل و پزشکی، گفت: «این یکی از واضح‌ترین نشانه‌های مولکولی است که دیده‌ایم که با معاوضه شناخته شده اندازه و طول عمر در سگ‌ها مطابقت دارد». «این نشان می‌دهد که پیری سریع‌تر در سگ‌های بزرگ‌تر ممکن است، حداقل تا حدی، به دلیل کاهش کنترل روی این «ژن‌های پرش» باشد.»

این مطالعه همچنین تفاوت های شگفت انگیزی را بین زنان (که حاوی دو کروموزوم X یا XX هستند) و مردان (که XY هستند) کشف کرد. مشخص شد که LINE1 در کروموزوم X در مردان بیشتر از زنان متیله شده است. این نشان می دهد که زنان ممکن است فعالیت بیشتری از این عناصر را تجربه کنند، که به طور بالقوه بر الگوهای پیری خاص جنسی تأثیر می گذارد.

برایانا مک کوی که این کار را در طول دکترای خود رهبری کرد، گفت: "این یک نتیجه غیرمنتظره بود." در دانشکده علوم زیستی ASU و مرکز تکامل و پزشکی. "این برخی از فرضیات ما را در مورد چگونگی تنظیم کروموزوم X به چالش می کشد و پیچیدگی پیری اپی ژنتیکی را برجسته می کند."

فراتر از یافته های خاص، این تحقیق بر اهمیت اپی ژنتیک در شکل دادن به سلامت و طول عمر تاکید می کند. در حالی که توالی‌های ژنتیکی تا حد زیادی ثابت می‌مانند، علائم اپی ژنتیک در طول زمان و در پاسخ به عوامل محیطی تغییر می‌کنند و لنز قدرتمندی را به زیست‌شناسی پیری ارائه می‌دهند.

این مطالعه همچنین به عنوان یکی از بزرگترین در نوع خود قابل توجه بود. برای تجزیه و تحلیل 864 ژنوم سگ، تیم مجبور شد بیش از 3 میلیون محل متیلاسیون را در میان گروه بزرگ و متنوعی از سگ ها نقشه برداری و توالی یابی کند. تنها از طریق این تعهد بزرگ، تیم توانست الگوهایی را که در مجموعه داده‌های کوچک‌تر نامرئی هستند، شناسایی کند.

اسنایدر-مکلر گفت: "تلاش های بزرگ و مشترک مانند پروژه پیری سگ برای کشف این نوع بینش ها ضروری است." آنها به ما این امکان را می دهند که تغییرات مولکولی را به تغییرات دنیای واقعی در سلامت و طول عمر متصل کنیم.

در نهایت، این یافته‌ها می‌تواند پیامدهایی فراتر از سگ‌ها داشته باشد و به همراهان انسانی آن‌ها نیز گسترش یابد.

اسنایدر ماکلر گفت: «کار ما نشان می‌دهد که عناصر قابل انتقال ممکن است بخش اساسی فرآیند پیری در پستانداران باشند. اگر اینطور باشد، هدف قرار دادن این عناصر یا مکانیسم‌هایی که آنها را تنظیم می‌کنند، می‌تواند یک راه امیدوارکننده برای درمان‌های آینده برای افزایش طول سلامت در انسان باشد.»

در حالی که تحقیقات بیشتری برای تعیین اینکه آیا فعالیت LINE1 یک علت یا پیامد پیری است مورد نیاز است، این مطالعه شواهد قوی ارائه می دهد که تغییرات اپی ژنتیکی در این مناطق ژنومی مشخصه بارز پیری بیولوژیکی و محرک بالقوه تغییرپذیری آن است.

همانطور که دانشمندان به کشف مکانیسم‌های مولکولی پیری ادامه می‌دهند، یک چیز مشخص می‌شود: رازهای زندگی طولانی‌تر و سالم‌تر ممکن است نه تنها در ژن‌های ما، بلکه در نحوه تنظیم آنها در طول زمان پنهان باشد.

Blaise L. Mariner و همکاران، پیری اپی ژنتیک و اختلال در تنظیم ترانسپوزون منعکس کننده فشرده سازی طول عمر مرتبط با اندازه در سگ ها، Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeb2986. www.science.org/doi/10.1126/science.aeb2986

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →