L'epigenetica è uno dei campi di ricerca più interessanti. Un tempo si pensava che tutto fosse nei geni, ma oggi sappiamo che solo circa il 20% è ereditato direttamente e 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: l'instabilità genomica. Di conseguenza, il genoma è un termine semplificato che descrive l'insieme delle informazioni ereditabili di un individuo. Si tratta di informazioni per la produzione di proteine che contribuiscono a determinare e modificare l'aspetto del corpo.
E cosa fa ora l'epigenetica? In poche parole, l'epigenetica determina quali informazioni vengono lette e quali no. Qui vi mostriamo quali effetti può avere l'epigenetica e quali cambiamenti epigenetici hanno a che fare con l'età.
Che cosa fa l'epigenetica?
Ogni cellula contiene le stesse informazioni genetiche. Come mai alcune cellule diventano cellule muscolari e altre diventano 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 cambiamenti chimici nel 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 (OFF), viene considerato silente e non viene prodotta alcuna proteina.
Forse per una migliore visualizzazione. Immaginate che il vostro DNA sia il testo di un libro. Tuttavia, non si legge mai tutto il libro, perché è troppo grande, ma solo alcune parti. Per ricordare le sezioni da leggere, avete attaccato dei piccoli post-it all'inizio e alla fine dei passaggi 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 rendere le cose ancora più complicate: Le sezioni di testo cambiano nella vostra vita. A volte si leggono brani di un capitolo e a volte brani dell'altro capitolo. E dipende anche dalla cella che si sta osservando.
Did you know Epigenetics is used to measure biological age . Utilizzando le caratteristiche di superficie del DNA e i moderni algoritmi, è ora possibile calcolare con una certa precisione l'età di una cellula corporea rispetto alla sua età cronologica. Questa tecnica è utilizzata anche nel test epiAge .
Ancora più eccitante è il metodo relativamente nuovo di misurare le proteine nelle cellule. Con l'aiuto della cosiddetta proteomica , si fa un passo avanti e si misura non il DNA ma le proteine prodotte. Questo permette una visione più moderna e precisa del metabolismo cellulare.
Conosci la tua età biologica? Il test epiAge ha la risposta.
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 sempre tutte le informazioni su un gene vengono lette o viene utilizzato, ma per alcune proteine solo in parte.
Conseguentemente, il numero di proteine supera significativamente il numero di geni: se la scienza oggi ipotizza 20.000 a 25.000 geni umani , il numero di proteine presenti nell'uomo è stimato in 80.000 a 400.000 geschätzt. Attualmente è difficile fare affermazioni più precise perché la ricerca è ancora lontana dalla decodifica di tutte le proteine.
Un'innovazione pionieristica della società DeepMind, che ha sviluppato un software in grado di prevedere la struttura 3D delle proteine con l'aiuto di 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 essere in definitiva.
Inoltre, l'epigenetica, almeno secondo lo stato attuale della ricerca, è in parte ereditaria. La ricerca sull'epigenetica è ancora un campo relativamente giovane, ma ci sono già risultati entusiasmanti.
Lo sapevate? Ora che abbiamo scoperto che possiamo determinare l'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'alfa-chetoglutarato 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. Secondo questo 1,9 miliardi di persone nel mondo erano 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 malattie cardiovascolari.
Ma da dove deriva questo forte aumento dell'obesità? In gran parte è causata da cattive abitudini alimentari e da troppo poco esercizio fisico, ma anche l'epigenetica ci mette lo zampino.
Diversi esperimenti sugli animali suggeriscono che i figli di genitori in sovrappeso ricevono modelli epigenetici che li predispongono 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, ad esempio, daB. la dieta giusta sostituisce i marcatori epigenetici dannosi con nuovi marcatori più favorevoli. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per scoprire esattamente come potrebbe apparire negli esseri umani.
Cambiamenti epigenetici e invecchiamento
A differenza della rigida sagoma del DNA del genoma, l'epigenoma cambia nel corso della vita. I cambiamenti avvengono, ad esempio, durante lo sviluppo fisiologico, ma anche fattori ambientali come lo stress, le malattie o l'alimentazione hanno un effetto e non tutti i cambiamenti sono positivi.
Diverse istituzioni di epigenetica causano i cambiamenti. Questa complessità è anche il motivo per cui stiamo concentrando la nostra attenzione su un solo, ma importantissimo, meccanismo epigenetico: la metilazione del DNA.
Questa parola straniera si riferisce al trasferimento di speciali molecole chimiche, i gruppi metilici, al DNA. Tralasceremo le restanti sottigliezze chimiche per motivi di chiarezza. Come risultato dell'attaccamento di questi gruppi chimici, l'architettura del DNA cambia. Mentre la stabilità di una casa ne risente, la lettura delle proteine nel DNA è possibile solo in forma modificata. Per tornare all'analogia dell'inizio. Le metilazioni del DNA sono i post-it colorati che ci dicono se vogliamo leggere o meno il testo dietro di loro.
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 di Horvath sfrutta.
Progeria e metilazione del DNA
Ricordo: 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, la instabilità genomica.
In questi individui e anche nei topi affetti, i ricercatori hanno trovato modelli di metilazione in ampie parti simili 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 di vita dell'organismo può essere prolungata modificando il modello di metilazione del DNA è ancora in corso.
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. La totalità delle prove scientifiche attuali suggerisce che la comprensione e la manipolazione dell'epigenoma sono promettenti per migliorare le patologie legate all'età. A ciò è indissolubilmente legato il prolungamento della durata di 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. I prossimi anni e decenni mostreranno fino a che punto sarà possibile 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'illuminazione.
Il prossimo articolo di questa serie tratta il quarto segno distintivo dell'invecchiamento: la perdita della proteostasi.
