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Cientistas da Escola de Medicina David Geffen da UCLA e da UCLA Health lideraram uma equipe de pesquisa internacional que publicou dois artigos detalhando mudanças no DNA – mudanças que os pesquisadores descobriram serem compartilhadas por humanos e outros mamíferos ao longo da história e estão associadas ao tempo de vida e a várias outras características.
“Descobrimos que a expectativa de vida dos mamíferos está intimamente associada a modificações químicas da molécula de DNA, especificamente conhecidas como epigenética, ou mais precisamente, metilação. Em essência, mamíferos com expectativa de vida mais longa exibem cenários de metilação de DNA mais pronunciados, enquanto aqueles das espécies de vida mais curta têm padrões de metilação mais moderados e planos”, disse o autor sênior de ambos os artigos, Steve Horvath, PhD, ScD, especialista no processo de envelhecimento e professor de genética humana e bioestatística na UCLA na época em que os estudos fomos conduzidos.
Jason Ernst, professor de química biológica, ciência da computação e medicina computacional na UCLA, disse: “A tecnologia que projetamos para medir os níveis de metilação do DNA em mamíferos, juntamente com as contribuições de amostras de tecido de um grande consórcio de pesquisadores, levou à produção de um conjunto de dados altamente único, que, quando analisado com ferramentas computacionais e estatísticas avançadas, revelou uma compreensão mais profunda da relação entre a metilação do DNA, expectativa de vida, envelhecimento e outros processos biológicos em mamíferos.”
Os estudos, um deles publicado na Ciência e o outro em Natureza Envelhecimento, concentre-se na metilação do DNA, ou metilação da citosina, uma modificação química da citosina, um dos quatro blocos de construção da molécula de DNA.
A metilação do DNA é um mecanismo pelo qual as células podem controlar a expressão gênica – ligando ou desligando os genes. Nesses estudos, os pesquisadores se concentraram nas diferenças de metilação do DNA entre as espécies em locais onde a sequência do DNA é geralmente a mesma.
Para estudar os efeitos da metilação do DNA, os quase 200 pesquisadores – conhecidos coletivamente como Mammalian Methylation Consortium – coletaram e analisaram dados de metilação de mais de 15.000 amostras de tecido animal cobrindo 348 espécies de mamíferos. Eles descobriram que as mudanças nos perfis de metilação acompanham de perto as mudanças na genética ao longo da evolução, demonstrando que há uma evolução entrelaçada do genoma e do epigenoma que influencia as características e características biológicas de diferentes espécies de mamíferos.
Entre o Ciência descobertas do estudo:
- A metilação, conforme evidenciado pelas “marcas” epigenéticas que deixa, tem uma correlação substancial com o tempo máximo de vida em espécies de mamíferos. Observando os perfis de metilação na molécula de DNA como um terreno com picos e vales, Horvath comentou que as espécies com vidas longas têm picos e vales proeminentes, desenvolvidos durante longos períodos de gestação e desenvolvimento. Em contraste, as espécies de vida curta têm períodos de gestação curtos e desenvolvimento rápido, resultando em células com uma paisagem de metilação mais plana e menos definida.
- O tempo de vida máximo de uma espécie está associado a processos de desenvolvimento específicos, como sugerido pelo envolvimento de certos genes e fatores de transcrição genética.
- As citosinas cujos níveis de metilação se correlacionam com o tempo máximo de vida diferem daquelas que mudam com a idade cronológica, sugerindo que as vias moleculares pertencentes ao tempo médio de vida dentro de uma espécie são distintas daquelas que determinam o tempo máximo de vida da espécie.
- A evolução atua não apenas no nível genético, mas também no nível epigenético. “Nossos resultados demonstram que a metilação do DNA está sujeita a pressões evolutivas e seleção”, disseram os autores, cujo banco de dados foi tornado público para outros pesquisadores.
Horvath e os pesquisadores do consórcio usaram um subconjunto do banco de dados para estudar os perfis de metilação de 185 espécies de mamíferos. Identificando as mudanças nos níveis de metilação que ocorrem com a idade em todos os mamíferos, eles desenvolveram um “relógio pan-mamífero universal”, uma fórmula matemática que pode estimar com precisão a idade em todas as espécies de mamíferos. Os resultados deste estudo foram publicados na revista Nature Aging.
Horvath e uma equipe da UCLA introduziram o conceito de um relógio epigenético para medir a idade, usando amostras de saliva humana, em 2011. Dois anos depois, Horvath demonstrou que a metilação da citosina permite a criação de um modelo matemático para estimar a idade em todos os tecidos humanos. O novo trabalho, que descreve relógios universais, demonstra que uma única fórmula pode estimar com precisão a idade em tecidos e espécies de mamíferos.
Entre o Natureza Envelhecimento descobertas do estudo:
- Os relógios pan-mamíferos mantêm sua alta precisão em espécies com períodos de vida variados, desde camundongos e ratos de vida curta até humanos, morcegos e baleias de vida longa.
- Os relógios pan-mamíferos universais são preditores de risco de mortalidade em humanos e camundongos, o que sugere que eles podem ser valiosos para estudos pré-clínicos. Portanto, uma intervenção que reverte a idade epigenética em um camundongo, de acordo com o relógio, também pode ser aplicável aos humanos.
- O estudo identificou regiões específicas no material genético de células que ganham ou perdem metilação com a idade cronológica.
- A pesquisa revelou que os genes do desenvolvimento desempenham um papel no funcionamento dos relógios epigenéticos.
- A pesquisa conecta vias de desenvolvimento com efeitos de envelhecimento cronológico e degradação de tecidos. Isso refuta a crença de longa data de que o envelhecimento é impulsionado apenas por danos celulares aleatórios que se acumulam com o tempo. Em vez disso, os aspectos epigenéticos do envelhecimento seguem um “programa” predeterminado.
- A descoberta dos relógios pan-mamíferos fornece evidências convincentes de que os processos de envelhecimento são evolutivamente conservados – permanecendo consistentes ao longo do tempo – e estão intimamente ligados aos processos de desenvolvimento em todas as espécies de mamíferos.
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