Forscher des Leibniz-Instituts für Alterung, des Fritz-Lipmann-Instituts (FLI) in Deutschland haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Hebräischen Universität von Jerusalem, der Universität von Edinburgh und der Queen Mary University of London eine neuartige epigenetische Uhr namens TFMethyl Clock entwickelt. Dieses Tool verbessert sowohl die Genauigkeit der Altersvorhersage als auch die Fähigkeit, die biologischen Mechanismen hinter dem Altern zu interpretieren.
Epigenetische Uhren messen das biologische Alter, indem sie DNA-Methylierungsmuster analysieren, chemische Modifikationen der DNA, die die Genaktivität beeinflussen. Während bestehende Uhren sehr effektiv sind, um das Alter vorherzusagen, fehlt ihnen oft die Klarheit über die spezifischen biologischen Wege, die das Altern antreiben. Die TFMethyl-Uhr behebt diese Einschränkung, indem sie sich auf DNA-Methylierungsstellen konzentriert, die die Genexpression durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren regulieren. Transkriptionsfaktoren fungieren als Schalter, die Gene ein- oder ausschalten und eine Schlüsselrolle bei zellulären Funktionen im Zusammenhang mit dem Altern spielen. Das Forschungsteam führte eine umfassende Analyse der DNA-Methylierungsstellen durch, die in aktuellen epigenetischen Uhren verwendet werden.
Sie fanden heraus, dass viele dieser Stellen nicht in experimentell bestätigten Transkriptionsfaktor-Bindungsregionen liegen. Dies deutet darauf hin, dass bestehende Modelle die genetischen regulatorischen Netzwerke, die mit dem Altern verbunden sind, möglicherweise nicht vollständig erfassen. Um die Genauigkeit und Interpretierbarkeit zu verbessern, konzentrierten sich die Forscher auf Methylierungsstellen, die die Genexpression während des Alterns direkt beeinflussen. Durch die Untersuchung dieser Stellen entdeckte das Team eine Untergruppe regulatorischer Methylierungspositionen, die mit altersbedingten Prozessen verbunden sind.
Interleukin-1β ist ein Zytokine, das an Entzündungen beteiligt ist, während der Fettsäurestoffwechsel eine entscheidende Rolle im Energiehaushalt und in der Zellgesundheit spielt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte molekulare Wege die Rate des biologischen Alterns direkt beeinflussen können.
Der Co-Autor Steve Hoffmann stellte fest, dass die Konstruktion der Uhr aus regulatorischen DNA-Methylierungsplätzen ihre biologische Relevanz erhöht. Alena van Bömmel, eine andere Co-Autorin und bald Professorin an der Ludwig-Maximilians-Universität München, betonte, dass das Modell nicht nur eine hohe Genauigkeit erreicht, sondern auch potenzielle Ziele für weitere Forschungen aufdeckt.
Mit zunehmendem Alter der Weltbevölkerung werden Werkzeuge, die das biologische Alter genau einschätzen und beitragende Faktoren identifizieren, immer wertvoller. Die TFMethyl-Uhr stellt einen Schritt vorwärts dar, um die Alterungsforschung transparenter und umsetzbarer zu machen. Zukünftige Studien können auf dieser Arbeit aufbauen, um zu erforschen, wie Lebensstil, Umwelt und Krankheit mit diesen molekularen Pfaden interagieren.
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