Эпигенетика болезни Альцгеймера: старение или патология

Исследователи из Университета штата Пенсильвания изучили образцы головного мозга более десятка человек с болезнью Альцгеймера (БА), а также людей различного возраста, не страдающих этим заболеванием. Они провели иммунопреципитацию хроматина и секвенирование (ChIP-seq), чтобы получить полногеномные профили по ацетилированному гистону H4K16ac.

Гистон Н4 — один из пяти основных гистоновых белков, отвечающих за структуру хроматина у эукариот; H4K16 — остаток аминокислоты лизина на его N-конце. Гистон, ацетилированный по этому остатку — H4K16ac — давно привлекает внимание ученых: он участвует и в активации транскрипции генов, и в репрессии; контролирует взаимодействия нуклеосом и образование хроматиновых структур более высокого уровня, играет роль в развитии рака. Было интересно проверить, что происходит с меткой H4K16ac с геноме при БА.

С помощью прибора Illumina NextSeq 500 исследователи сделали ChIP-seq, выбрав в качестве мишени H4K16ac, в посмертных образцах боковых височных долей мозга 12 человек с БА (средний возраст 68 лет), а также в образцах 10 здоровых пожилых людей (средний возраст 68 лет) и девяти людей помоложе (средний возраст 52 года). При БА в геномах нервных клеток обнаружили около 323000 пиков H4K16ac, у здоровых людей того же возраста — 349000, у младшей контрольной когорты — всего 239000.

Затем авторы работы исследовали паттерны распределения H4K16ac и их перекрывание между тремя группами. У пожилых здоровых людей и пациентов с БА было больше всего общих пиков — около 183000, у старых и молодых контролей — 153000, у молодых и пациентов с БА — 146000. При этом у каждой группы имелись собственные характерные пики. В целом изменения в расположении этого гистона в геноме больного человека можно разделить на три класса: возрастные, соответствующие норме; возрастные патологические и специфические для БА.

«В нашей работе предложен механизм, объясняющий, как старение становится фактором риска развития БА: определенная модификация гистонов, накопление которой сильно ассоциировано со старением, при БА нарушается, — комментируют ведущие авторы Шелли Бергер, Нэнси Бонини и Брэд Джонсон (Университет штата Пенсильвания). — Эти результаты и их повторение в будущей работе с пациентами из других биобанков открывают новую возможность: предотвращение возрастной дизрегуляции на уровне хроматина может стать терапевтическим средством при БА».

Таким образом, при БА имеют место специфические нарушения эпигенетической регуляции, а не просто усиление возрастных процессов — многие изменения у здоровых и больных пожилых людей происходят в противоположных направлениях. «Эта отрицательная корреляция между старением и болезнью разрешает важный вопрос — является ли БА только усилением старения или, что более вероятно, дизрегуляцией старения», — поясняют авторы.

Источники

Raffaella Nativio et al. // Dysregulation of the epigenetic landscape of normal aging in Alzheimer’s disease. // Nature Neuroscience (2018) DOI: 10.1038/s41593-018-0101-9

Postmortem Analyses Point to Distinct Epigenetic Features in Aging Alzheimer's Brains