L'epigenetica è uno dei campi di ricerca più interessanti. Un tempo si pensava che tutto fosse nei geni, ma oggi sappiamo che solo il 20% circa è ereditato direttamente e che il restante 80% della nostra vita è determinato da cambiamenti epigenetici
L'adulto medio è costituito dall'immenso numero di circa 100.000.000.000.000 di cellule. Con poche eccezioni, come i globuli rossi maturi, tutte queste cellule hanno un nucleo in cui si trova il genoma umano. Conosciamo già questo termine dal primo segno distintivo dell'invecchiamento - instabilità genomica. Di conseguenza, il genoma è un termine che descrive semplicemente l'insieme delle informazioni ereditabili di un individuo. Si tratta di informazioni per la produzione di proteine che co-determinano e modificano l'aspetto del corpo.
E cosa fa ora l'epigenetica? Semplificando, l'epigenetica determina quali informazioni vengono lette e quali no. Qui vi mostriamo quali effetti può avere l'epigenetica e che cosa hanno a che fare i cambiamenti epigenetici con l'età.
Che cosa fa l'epigenetica?
Ogni cellula contiene le stesse informazioni genetiche. Allora come è possibile che alcune cellule diventino cellule muscolari e altre cellule della pelle? La risposta è nascosta nel nucleo della cellula.
Noi esseri umani non abbiamo solo un genoma, ma anche un epigenoma. L'epigenoma è un insieme di modifiche chimiche al DNA che funziona praticamente come un interruttore. Molti geni hanno un interruttore di questo tipo. Se l'interruttore è acceso, il gene viene "espresso", cioè il progetto viene messo in atto e viene prodotta la proteina desiderata. Se il gene è spento, è considerato silenzioso e non viene prodotta alcuna proteina.
Per una migliore visualizzazione. Immaginate che il vostro DNA sia il testo di un libro. Ma non leggete mai l'intero libro perché è troppo grande, leggete solo alcune sezioni. Per poter ricordare quali sezioni volete leggere, avete attaccato dei piccoli post-it all'inizio e alla fine del passaggio del testo. Questi post-it sono i vostri marcatori epigenetici.
In termini chimici, si tratta di siti metilati sul DNA. Non modificano il DNA di per sé, ma determinano quali sezioni vengono lette e quali no. Per complicare ulteriormente le cose: Le sezioni di testo cambiano nel corso della vita. A volte vengono letti brani di un capitolo e a volte brani di un altro capitolo. E dipende anche da quale cella si sta guardando.
Sapevate che l'epigenetica è usata per misurare l'età biologica . Utilizzando le proteine presenti nelle cellule della guancia e i moderni algoritmi, è ora possibile calcolare con una certa precisione l'età di una cellula del corpo rispetto alla sua età cronologica. Questa tecnologia è utilizzata anche nel nostroTest epiproteomico .
La diversità dei geni
Ogni gene contiene il progetto di una o più proteine. Ciò è reso possibile da un processo chiamato " splicing alternativo". Questo significa che non tutte le informazioni di un gene vengono sempre lette o utilizzate, ma solo alcune parti di esse per alcune proteine.
Conseguentemente, il numero di proteine supera notevolmente il numero di geni: se la scienza oggi ipotizza da 20.000 a 25.000 geni umani , il numero di proteine nell'uomo è stimato tra 80.000 e 400.000 . Attualmente è difficile fare affermazioni più precise perché la ricerca è ancora lontana dal decodificare tutte le proteine.
Un pionieristico sviluppo da parte della società DeepMind, che ha sviluppato un software in grado di prevedere la struttura 3D delle proteine utilizzando una rete neurale chiamata AlphaFold, sarà certamente d'aiuto in questo senso.
Il ruolo della fissazione epigenetica
Il ruolo della fissazione epigenetica
L'epigenetica, nota anche come fissazione epigenetica o imprinting epigenetico, è la ragione per cui cellule con gli stessi prerequisiti si sviluppano in tipi cellulari diversi. Hanno tutte lo stesso genoma, ma epigenomi diversi che dicono loro quali proteine devono essere prodotte e che tipo di cellule devono diventare.
Inoltre, l'epigenetica è in parte ereditaria, almeno secondo le ricerche attuali. La ricerca sull'epigenetica è ancora un campo relativamente giovane, ma ci sono già risultati entusiasmanti.
Lo sapevate Ora che abbiamo scoperto che possiamo conoscere la nostra età biologica con l'aiuto dei cambiamenti epigenetici, resta da chiedersi come possiamo influenzarla. Oltre a esercizio fisico e digiuno ci sono anche alcune molecole che possono aiutarci a ridurre la nostra età biologica. In prima linea c'è l'alfaketoglutarato di calcio (Ca-AKG). In studi sull'uomo, è stato in grado di ridurre l'età biologica fino a 7 anni! Aiuta inoltre a costruire muscoli e ossa e sostiene i nostri mitocondri.
La combinazione con il calcio garantisce una migliore biodisponibilità dell'AKG nell'organismo.
L'epigenetica è in parte responsabile dell'epidemia di obesità?
Secondo i dati dell'OMS, il tasso di obesità è triplicato dal 1975. In tutto il mondo 1,9 miliardi di persone sarebbero in sovrappeso nel 2016.
L'obesità, soprattutto quella grave con un elevato contenuto di grasso viscerale, rappresenta un rischio per molte malattie legate all'età, come il diabete mellito e le patologie cardiovascolari.
Ma da dove deriva questo forte aumento dell'obesità? In gran parte è causato da cattive abitudini alimentari e da una scarsa attività fisica, ma anche l'epigenetica ci mette lo zampino.
Diversi esperimenti sugli animali suggeriscono che i figli di genitori in sovrappeso ricevono modelli epigenetici che causano una predisposizione a ingrassare più rapidamente. Il punto importante degli esperimenti era: Spesso non è la genetica ereditata, ma il modello epigenetico ereditato.
La buona notizia, tuttavia, è che questo schema può essere interrotto z.Bsostituendo i marcatori epigenetici dannosi con nuovi marcatori più favorevoli attraverso una corretta alimentazione. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per capire esattamente come ciò possa avvenire nell'uomo.
Mutamenti epigenetici e invecchiamento
A differenza della rigida sagoma del DNA del genoma, l'epigenoma cambia nel corso della vita. I cambiamenti avvengono durante lo sviluppo fisiologico, per esempio, ma anche i fattori ambientali come lo stress, le malattie o l'alimentazione hanno un effetto e non tutti i cambiamenti sono per il meglio.
Diverse istituzioni dell'epigenetica causano i cambiamenti. Questa complessità è anche il motivo per cui ci concentriamo solo su un meccanismo epigenetico, ma molto importante, come esempio: la metilazione del DNA.
Questa parola straniera si riferisce al trasferimento di speciali molecole chimiche, i gruppi metilici, al DNA. Per motivi di chiarezza, ometteremo le restanti sottigliezze chimiche. Come risultato dell'attaccamento di questi gruppi chimici, l'architettura del DNAcambia. Mentre la stabilità di una casa ne risente, la lettura delle proteine nel DNA è possibile solo in forma modificata. Per tornare alla nostra analogia dell'inizio. Le metilazioni del DNA sono i post-it colorati che ti dicono se vuoi leggere il testo dietro di loro o no.
Le reazioni chimiche nell'organismo, e quindi anche il trasferimento di gruppi metilici, richiedono in genere la presenza di enzimi, poiché questi creano le condizioni ottimali. Di conseguenza, anche in questo caso sono necessari degli enzimi, le cosiddette DNA metiltransferasi (enzimi che trasferiscono i gruppi metilici al DNA). Cosa c'entra questo input piuttosto complicato con l'invecchiamento?
Studi recenti hanno dimostrato che con il passare del tempo sempre più gruppi metilici si legano al DNA . I cambiamenti epigenetici aumentano quindi in totale con l'età, un fatto che l'orologio diHorvath sfrutta
Progeria e metilazione del DNA
Un promemoria: la progeria è un gruppo di malattie con un aumento impressionante (fino a 10 volte) del tasso di invecchiamento. Ad esempio, è possibile che una bambina di dieci anni affetta da progeria abbia un'età biologica di 70 anni. Potete trovare maggiori dettagli sulla Progeria nel primo segno distintivo dell'invecchiamento, l' instabilità genomica .
In questi individui e anche nei topi affetti, i ricercatori hanno trovato modelli di metilazione simili in gran parte a quelli degli individui sani in età avanzata. Un legame tra metilazione del DNA ed età è quindi già presente. La prova sperimentale diretta che la durata della vita dell'organismo può essere prolungata modificando il modello di metilazione del DNA non è ancora stata fornita
DNA-Methylierung
Mutamenti epigenetici - prospettive
A differenza delle mutazioni del DNA, i cambiamenti epigenetici sono reversibili. Questo fatto apre opportunità per lo sviluppo di nuovi trattamenti per la longevità. L'insieme delle prove scientifiche attuali suggerisce che la comprensione e la manipolazione dell'epigenoma sono molto promettenti per migliorare le patologie legate all'età. A ciò è indissolubilmente legato il prolungamento della durata della vita in buona salute.
Se si considera l'enorme complessità dell'epigenetica da un lato e lo stato attuale della ricerca dall'altro, ci si rende conto che gli sforzi, soprattutto per quanto riguarda gli esseri umani, sono ancora agli inizi . Gli anni e i decenni a venire mostreranno fino a che punto si potranno ricavare punti di partenza tangibili per l'anti-invecchiamento e la prevenzione. Dopo tutto, la ricerca non è una strada a senso unico verso il successo, ma certamente verso la comprensione e l'educazione.
Il prossimo articolo di questa serie riguarda il quarto segno distintivo dell'invecchiamento: la perdita della proteostasi.
