L'epigenetica è uno dei campi di ricerca più interessanti. Mentre prima si pensava che tutto fosse nei geni, ora sappiamo che solo il 20% circa viene ereditato direttamente e il restante 80% della nostra durata di vita è determinato da cambiamenti epigenetici.
L'adulto medio è costituito dall'immenso numero di circa 100.000.000.000.000 di cellule. Con solo 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, in termini semplici, descrive la totalità delle informazioni ereditabili di un individuo. Si tratta di informazioni per la produzione di proteine che aiutano 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 ti mostreremo quali effetti può avere l'epigenetica e quali cambiamenti epigenetici hanno a che fare con l'età.
Cosa fa l'epigenetica?
In ogni cellula c'è la stessa informazione genetica. Com'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 cambiamenti chimici nel DNA che funziona essenzialmente come un interruttore. Molti geni hanno un tale interruttore. Se l’interruttore è su ON, il gene viene “espresso”, cioè il progetto viene messo in azione e viene prodotta la proteina desiderata. Se il gene è spento (OFF), è considerato silenzioso e non viene prodotta alcuna proteina.
Forse per una migliore illustrazione. Immagina che il tuo DNA sia il testo di un libro. Ma non leggi mai il libro intero perché è troppo grande, ma solo alcune parti. Affinché tu possa ricordare quali sezioni vuoi leggere, hai attaccato piccoli post-it all'inizio e alla fine del brano di testo. Questi post-it sono i tuoi marcatori epigenetici.
In termini chimici, sono siti metilati sul tuo DNA. Non cambiano il tuo DNA di per sé, ma piuttosto determinano quali sezioni vengono lette e quali no. Per rendere le cose ancora più complicate: I passaggi cambiano nella tua vita. A volte vengono letti passaggi di un capitolo e talvolta passaggi dell'altro capitolo. E dipende anche da quale cella stai guardando.
Lo sapevi? L'epigenetica viene utilizzata per determinare età biologica da misurare. Utilizzando le caratteristiche superficiali del DNA e algoritmi moderni, è ora possibile calcolare in modo abbastanza accurato quanti anni ha una cellula corporea rispetto alla sua età cronologica. Questa esatta tecnica viene utilizzata anche nel epiAge test .
Quasi ancora più entusiasmante è il metodo abbastanza nuovo per misurare le proteine nelle cellule. Con l'aiuto della cosiddetta proteomica fai un ulteriore passo avanti e non misuri il DNA, ma le proteine prodotte. Ciò consente 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 per una o più proteine. Ciò è reso possibile da un processo chiamato “splicing alternativo”. Ciò significa che non tutte le informazioni su un gene vengono sempre lette o viene utilizzato, ma solo parti di esso per alcune proteine.
Di conseguenza, il numero di proteine supera notevolmente il numero di geni: la scienza oggi stima 20.000-25.000 geni umani , il numero di proteine negli esseri umani diventa 80.000-400.000 stimato. Al momento è difficile fare affermazioni più precise perché la ricerca è ancora lontana dal riuscire a decodificare tutte le proteine.
Uno sviluppo innovativo della società DeepMind aiuterà sicuramente in questo caso. Utilizzando una rete neurale chiamata AlphaFold, hanno sviluppato un software in grado di prevedere la struttura 3D delle proteine.
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 diversi tipi cellulari si sviluppano da cellule con gli stessi requisiti. Hanno tutti lo stesso genoma, ma epigenomi diversi che dicono loro quali proteine produrre e che tipo di cellule devono essere in definitiva.
Inoltre, l'epigenetica è, almeno secondo la ricerca attuale, in parte ereditaria. La ricerca sull’epigenetica è ancora un campo relativamente giovane, ma ci sono già alcuni risultati entusiasmanti.
Sapevi che? Dopo aver scoperto che possiamo scoprire l'età biologica con l'aiuto dei cambiamenti epigenetici, sorge ancora la domanda su come possiamo influenzare Questo. Oltre all' esercizio e digiuno ci sono anche alcune molecole che possono aiutarci a ridurre l'età biologica. In prima linea c'è Calcio alfachetoglutarato (Ca-AKG). Negli studi sull'uomo, è stato in grado di ridurre l'età biologica fino a 7 anni! Inoltre, aiuta 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 persone in sovrappeso è triplicato dal 1975. Di conseguenza, 1,9 miliardi di persone in tutto il mondo sarebbero in sovrappeso nel 2016.
Il sovrappeso, soprattutto quello grave con un'elevata percentuale di grasso viscerale, rappresenta un rischio per molte malattie legate all'età, come il diabete mellito e le malattie cardiovascolari.
Ma da dove viene questo forte aumento dell'obesità? In gran parte è dovuto a abitudini alimentari errate e troppo poco esercizio fisico, ma in questo c'entra anche l'epigenetica .
Diversi esperimenti sugli animali suggeriscono che i figli di genitori in sovrappeso ricevono modelli epigenetici che li predispongono ad aumentare di peso più rapidamente. Il punto importante negli esperimenti era: Spesso non è la genetica ereditata, ma il modello epigenetico ereditato.
Tuttavia, la buona notizia è che questo schema può essere interrotto, ad es.B Attraverso una corretta alimentazione, i marcatori epigenetici dannosi vengono sostituiti da nuovi e più benefici. Come possa apparire esattamente qualcosa di simile negli esseri umani deve ancora essere ulteriormente studiato.
Cambiamenti epigenetici e invecchiamento
A differenza del rigido modello di DNA del genoma, l'epigenoma cambia nel corso della vita. Ad esempio, i cambiamenti si verificano durante lo sviluppo fisiologico, ma anche fattori ambientali come stress, malattia o alimentazione hanno un impatto e non tutti i cambiamenti sono positivi.
Diversi dispositivi epigenetici causano i cambiamenti. Questa complessità è anche il motivo per cui prestiamo attenzione solo a un meccanismo epigenetico, ma molto importante: la metilazione del DNA.
Questa parola straniera si riferisce al trasferimento di speciali molecole chimiche, i gruppi metilici, nel DNA. Tralasciamo le restanti sottigliezze chimiche per motivi di chiarezza. Come risultato dell'aggiunta di questi gruppi chimici, l'architettura del DNA cambia. Mentre nella costruzione di una casa la stabilità ne risente, con il DNA è possibile leggere solo le proteine in forma modificata. Per tornare alla nostra analogia dall'inizio. Le metilazioni del DNA sono i Post-it colorati che ti dicono se vuoi leggere o meno il testo dietro di essi.
Le reazioni chimiche nel corpo, e quindi anche il trasferimento dei gruppi metilici, richiedono solitamente la presenza di enzimi, poiché questi creano le condizioni ottimali. Di conseguenza, anche qui sono necessari degli enzimi, i cosiddetti 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 sempre più gruppi metilici si legano al DNA col passare del tempo. I cambiamenti epigenetici complessivamente aumentano con l'età, un fatto di cui l'Orologio Horvath trae vantaggio.
Progeria e metilazione del DNA
Un promemoria: la Progeria è un gruppo di malattie con un tasso di invecchiamento sorprendentemente aumentato (fino a 10 volte). Ad esempio, è possibile che una bambina di dieci anni affetta da progeria abbia un'età biologica di 70 anni. Puoi trovare maggiori dettagli sulla progeria nel primo segno distintivo dell'invecchiamento, la instabilità genomica.
In queste persone e anche nei topi affetti, i ricercatori hanno riscontrato modelli di metilazione in larga misura simili a quelli delle persone sane in età avanzata. Una connessione tra metilazione del DNA ed età è già presente. Non esiste ancora alcuna prova sperimentale diretta che la durata della vita dell’organismo possa essere estesa modificando i modelli di metilazione del DNA.
Metilazione del DNA
Cambiamenti epigenetici – prospettive
A differenza delle mutazioni del DNA, i cambiamenti epigenetici sono reversibili. Sulla base di questo fatto, sorgono 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 il miglioramento delle patologie legate all’età. A ciò è indissolubilmente legato l’allungamento della durata della vita sana.
Se si considera da un lato l'enorme complessità dell'epigenetica e dall'altro lo stato attuale della ricerca, ci si rende conto, tuttavia, che ci sono ancora sforzi, soprattutto per quanto riguarda gli esseri umani sono nella loro infanzia. I prossimi anni e decenni dimostreranno in che misura da ciò si possano ricavare punti di partenza tangibili per l’anti-invecchiamento e la prevenzione. In definitiva, la ricerca non è una strada a senso unico verso il successo, ma è sicuramente una strada verso la comprensione e l’illuminazione.
Il prossimo articolo di questa serie si concentrerà sul quarto segno distintivo dell'invecchiamento: Perdita di proteostasi.
