Espressione genica: l’età gioca un ruolo importante

(Espressione genica-Immagine Credit Piublic Domain).

Tra molte speculazioni e ricerche su come la nostra genetica influenzi il modo in cui invecchiamo, uno studio dell’Università della California, a Berkeley, ora mostra che le differenze individuali nel nostro DNA contano meno quando invecchiamo e diventiamo inclini alle malattie dell’invecchiamento, come il diabete e il cancro.

In uno studio sugli effetti relativi della genetica, dell’invecchiamento e dell’ambiente su come vengono espressi circa 20.000 geni umani, i ricercatori hanno scoperto che l’invecchiamento e l’ambiente sono molto più importanti della variazione genetica nell’influenzare i profili di espressione di molti dei nostri geni man mano che invecchiamo. Il livello al quale vengono espressi determina tutto, dai nostri livelli ormonali e il metabolismo alla mobilitazione degli enzimi che riparano il corpo.

“Come funziona la tua genetica cosa hai ottenuto dalla tua storia evolutiva, può influenzare chi sei, il tuo fenotipo così come la tua altezza, il tuo peso, se hai o meno una malattia cardiaca?. C’è stata un’enorme quantità di lavoro svolto nella genetica umana per capire come i geni vengono attivati ​​e disattivati ​​dalla variazione genetica umana. Il nostro progetto è nato chiedendoci: ‘In che modo l’espressione genica è influenzata dall’età di un individuo’? E il primo risultato che abbiamo trovato è stato che la tua genetica conta meno con l’avanzare dell’età”, dice Peter Sudmant, assistente Professore di biologia integrativa della UC Berkeley e membro del Center for Computational Biology.

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In altre parole, mentre il nostro corredo genetico individuale può aiutare a prevedere l’espressione genica quando siamo più giovani, è meno utile nel prevedere quali geni aumentano o diminuiscono quando siamo più grandi. I gemelli identici, ad esempio, hanno lo stesso insieme di geni, ma man mano che invecchiano, i loro profili di espressione genica divergono, il che significa che i gemelli possono invecchiare in modo molto diverso l’uno dall’altro.

“I risultati hanno implicazioni negli sforzi per correlare le malattie dell’invecchiamento con la variazione genetica negli esseri umani”, ha detto Sudmant. “Tali studi dovrebbero forse concentrarsi meno sulle varianti genetiche che influiscono sull’espressione genica quando si perseguono bersagli farmacologici”.

“Quasi tutte le malattie comuni umane sono malattie dell’invecchiamento: Alzheimer, tumori, malattie cardiache, diabete. Tutte queste malattie aumentano la loro prevalenza con l’età”, ha detto il ricercatore. “Un’enorme quantità di risorse pubbliche è stata destinata all’identificazione di varianti genetiche che ti predispongono a queste malattie. Quello che il nostro studio sta dimostrando è che, beh, in realtà, quando invecchi, i geni in qualche modo contano meno per la tua espressione genica. E quindi, forse , dobbiamo esserne consapevoli quando cerchiamo di identificare le cause di queste malattie dell’invecchiamento”, aggiunge Sudmant che con i suoi colleghi ha riportato i risultati dello studio, questa settimana, sulla rivista Nature Communications.

L’ipotesi di Medawar

I risultati sono in linea con l’ipotesi di Medawar: i geni che si accendono quando siamo giovani sono più vincolati dall’evoluzione perché sono fondamentali per assicurarci che sopravviviamo per riprodurci, mentre i geni espressi dopo aver raggiunto l’età riproduttiva sono meno sotto pressione evolutiva. Quindi, ci potrebbero essere molte più variazioni nel modo in cui i geni vengono espressi più avanti nella vita.

“Stiamo invecchiando tutti in modi diversi”, ha detto Sudmant. “Mentre gli individui giovani sono più vicini in termini di modelli di espressione genica, gli individui più anziani sono più distanti. È come una deriva nel tempo mentre i modelli di espressione genica diventano sempre più irregolari”.

“Questo studio è il primo a esaminare sia l’invecchiamento che l’espressione genica in una così ampia varietà di tessuti e individui”, ha affermato Sudmant. Lui e i suoi colleghi hanno costruito un modello statistico per valutare i ruoli relativi della genetica e dell’invecchiamento in 27 diversi tessuti umani da quasi 1.000 individui e hanno scoperto che l’impatto dell’invecchiamento varia ampiamente, più di venti volte tra i tessuti.

“In tutti i tessuti del tuo corpo, la genetica conta più o meno la stessa quantità. Non sembra che svolga un ruolo maggiore in un tessuto o in un altro tessuto”, ha detto. “Ma l’invecchiamento ha effetti molto diversi tra i diversi tessuti. Nel sangue, nel colon, nelle arterie, nell’esofago, nel tessuto adiposo, l’età gioca un ruolo molto più importante della genetica nel guidare i modelli di espressione genica”.

Sudmant e colleghi hanno anche scoperto che l’ipotesi di Medawar non vale per tutti i tessuti. Sorprendentemente, in cinque tipi di tessuti, geni evolutivi importanti sono stati espressi a livelli più alti negli individui più anziani.

“Da una prospettiva evolutiva, è controintuitivo che questi geni debbano essere attivati, finché non si osservano da vicino questi tessuti”, ha detto Sudmant. Questi cinque tessuti sono quelli che si modificano costantemente durante la nostra vita e producono anche la maggior parte dei tumori. Ogni volta che questi tessuti si sostituiscono, rischiano di creare una mutazione genetica che può portare alla malattia.

“Immagino che questo ci dica qualcosa sui limiti dell’evoluzione”, ha detto. “Il tuo sangue, ad esempio, deve sempre proliferare per poter vivere, e quindi questi geni molto importanti e superconservati devono essere attivati ​​in tarda età. Questo è problematico perché significa che quei geni saranno suscettibili a ottenere mutazioni somatiche e eccitarsi per sempre in un modo cattivo e canceroso. Quindi, questo ci dà un po’ di prospettiva sui limiti della vita. Mette limiti alla nostra capacità di continuare a vivere”.

Sudmant ha osservato che lo studio indica indirettamente l’effetto sull’invecchiamento del proprio ambiente, che è l’impatto di tutto ciò che non è l’età e la genetica: l’aria che respiriamo, l’acqua che beviamo, il cibo che mangiamo, ma anche i nostri livelli di esercizio fisico. L’ambiente rappresenta fino a un terzo dell’espressione genica che cambia con l’età.

Sudmant sta conducendo analisi simili dei geni espressi in molti altri organismi -pipistrelli e topi-, per vedere come differiscono e se le differenze sono legate alla diversa durata della vita di questi animali.

Gli studenti laureati della UC Berkeley Ryo Yamamoto e Ryan Chung sono i primi co-autori dell’articolo. Altri coautori sono Juan Manuel Vazquez, Huanjie Sheng, Philippa Steinberg e Nilah Ioannidis. Il lavoro è stato sostenuto dall’Istituto Nazionale di Scienze Mediche Generali (R35GM142916) dei National Institutes of Health.