Интервал транскрипции ( считывание или кодирование с ДНК в созревание РНК) и его изменения с возрастом тесно связаны с процессами старения, а нутриенты (витамины, минералы, белки, аминокислоты и др.) могут влиять на эти процессы через эпигенетические (внутри генетические) механизмы.
Изменения транскрипции (считывание) с возрастом
С возрастом происходит снижение интенсивности синтеза белка и концентрации факторов, участвующих в инициации и элонгации (процесс считывания) транскрипции .Наблюдается уменьшение концентрации рибосомальной РНК (рРНК) и интенсивное метилирование промоторов генов рРНК (процесс созревания личности на конкретном этапе жизни или созревание РНК) .Также с возрастом снижается экспрессия генов, связанных с биосинтезом белка, метаболизмом некодирующих РНК и образованием рибосом, включая гены рибосомных белков, транскрипционных факторов и компонентов, задействованных в биогенезе рРНК (речь идет о нутриетах это витамины минералы аминокислоты белки и др.).
Одним из ключевых регуляторов, влияющих на транскрипцию и старение, является сигнальный путь mTOR(mammalian target of rapamycin). Этот путь активируется аминокислотами, глюкозой, жирными кислотами, гормонами и факторами роста. С возрастом активность mTOR снижается, что приводит к уменьшению трансляции группы генов, содержащих особую олигопиримидиновую последовательность (5′-TOP) в 5′-конце. К таким генам относятся, например, гены, кодирующие рибосомные белки и фактор элонгации трансляции Eef2.
Также с возрастом изменяются профили микроРНК (миРНК) — коротких некодирующих РНК, регулирующих экспрессию генов на посттранскрипционном уровне. Например, в сыворотке крови пожилых людей уровни некоторых микроРНК (miR-151a-5p, miR-181a-5p и miR-1248) ниже, чем у молодых. Возрастное снижение уровня miR-146a в фибробластах ассоциировано с подавлением пролиферации и накоплением повреждений ДНК.
Ещё одним возрастным изменением является укорочение теломер — концевых участков хромосом. Теломеры защищают хромосомы от разрушения или слияния, а их укорочение происходит при каждом клеточном делении. С возрастом активность теломеразы снижается, что запускает процесс старения.
Роль нутриентов
Нутриенты могут влиять на транскрипцию и эпигенетические механизмы, которые регулируют экспрессию генов. Некоторые примеры такого влияния:
- Метилирование ДНК. Источники метильных групп (холин, метионин, фолиевая кислота), которые содержатся в яйцах, шпинате, бобовых и печени, влияют на метилирование ДНК. Хронический дефицит метильных групп у взрослых крыс вёл к спонтанному образованию опухолей и активации мобильных элементов генома.
- Ацетилирование гистонов. Сульфорафан (содержится в капусте, брокколи, цветной капусте) и диаллилдисульфид (из чеснока) подавляют ферменты, которые репрессируют гены посредством снятия ацетильной метки с гистонов, тем самым включая гены. Масляная кислота, которая образуется микрофлорой человека при употреблении клетчатки, также активирует иммунную систему.
- Витамины группы B (B3, B9, B12), цинк и магний необходимы для нормального синтеза ДНК, её метилирования и коррекции ошибок. Их недостаток сказывается на геномной стабильности и приводит к повышению уровня спонтанных хромосомных повреждений. После 50 лет рекомендовано употреблять пищу с повышенным содержанием B12 и B9.
- Полифенолы и селен могут влиять на ковалентную модификацию (ацетилирование) гистоновых белков.
- Куркумин изменяет эпигенетические маркеры, подавляя активацию ядерного транскрипционного фактора каппа-би В-клеток (NF-κB), что уменьшает воспалительные реакции.
- Омега-3-жирные кислоты (рыбий жир, льняное масло, грецкие орехи) обладают противовоспалительным действием, так как функционируют в качестве субстратов для синтеза противовоспалительного простагландина E3, протектинов и резолвинов.
Взаимосвязь нутриентов и старения
Некоторые исследования показывают, что низкокалорийная диета и ограничение потребления белков или метионина могут продлевать жизнь модельных животных. У людей диета с низким соотношением белков и углеводов снижает риск развития рака, ожирения и нейродегенеративных заболеваний. Однако пожилым людям старше 65 лет рекомендуется повысить количество белка в пище, чтобы предотвратить потерю массы и чрезмерного снижения уровня IGF1 и других важных факторов.
Кетогенная диета, периодическое голодание, FMD-диета, полифенолы (изофлавоны, ресвератрол, куркумин) могут влиять на эпигенетические механизмы: ингибировать гистон-деацетилазы I типа, гистон-деметилазы, гистон-ацетилтрансферазы, аргинин-метилтрансферазы белков, ДНК метилтрансферазы; активировать сиртуины.
Важно! - нутриенты могут модулировать транскрипцию и эпигенетические процессы, что потенциально влияет на скорость старения и риск возрастных заболеваний.