Генетики из Швейцарии подробно изучили, как возраст и половой диморфизм влияют на пики экспрессию генов в течение суток.
Оказалось, что с возрастом ритмичность работы генов в сосудах сердца терялась, что может быть связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. А у женщин гены в печени и надпочечниках экспрессировались более ритмично, чем у мужчин. Возможно, это влияет на ход течения заболеваний в зависимости от пола. Статья опубликована в журнале Science.
С течением эволюции человек приспособился жить в суточных ритмах. Сон, прием пищи и активность зависят от времени суток, а регулярные нарушения режима могут привести к болезни. Ученые заметили, что даже ДНК человека подчинена циркадным ритмам. Многие гены экспрессируются по-разному в течение суток, и чаще всего пик их активности случается каждые 12 или 24 часа. Однако время — не единственный фактор, которые определяет активность генов. Экспрессия ДНК различается у людей разных полов, а также меняется во время взросления и старения. И до сих пор оставалось неясным, могут ли возраст и пол влиять на циркадные ритмы генов.
Феликс Наев (Felix Naef) и его коллеги из Института Биоинженерии Федеральной Политехнической Школы Лозанны решили подробнее изучить циркадные гены человека. Они собрали 16000 РНК последовательностей от 914 доноров. У каждого из доноров образцы тканей забирали в разное время суток, — и в совокупности получили картину активности генов на протяжении всех 24 часов.
Генетики обнаружили два главных пика экспрессии генов в теле человека — приблизительно в семь утра, а затем в семь вечера. В утренние часы интенсивно экспрессировались гены, необходимые для работы организма днем — гены углеводного и жирового обменов, а также стрессовых реакций. При этом гены в надпочечниках начинали активно работать раньше, чем во всех остальных тканях. А вот вечернее и ночное время было отведено для генов иммунитета и деления клеток.
Оказалось, что циркадная активность генов зависит от пола. В пищеводе, скелетной мускулатуре и жировой ткани гены работали практически одинаково, а вот в печени и надпочечниках у женщин ритмичность была намного более выраженной, чем у мужчин. В сердце общее количество циркадных генов было одинаково, но набор генов или их ритм отличались у мужчин и женщин на 50 процентов.
Генетики сравнили циркадные ритмы у двух возрастных групп: от 29 до 57 лет и от 62 до 68. В целом, циклическая работа генов сохранялась в течении всей жизни, но пики активности большинства генов снижались по мере старения. А вот в сосудах сердца гены синтеза холестерина, жирных кислот и регуляции гликолиза теряли свою цикличность с возрастом, а именно эти процессы нарушаются при сердечно-сосудистых заболеваниях.
Таким образом, генетики выявили ритм работы генов в течение суток. Ранняя утренняя активация генов в надпочечниках, — связанная с синтезом глюкокортикоидов, — по всей видимости, была пусковым механизмом экспрессии других генов. А зависимость циркадных ритмов от пола и возраста в будущем может помочь лучше подбирать лекарства и время их приема.
Автор: Амина Садреева