A superexpressão de SIRT6 mantém jovem a cromatina do fígado de camundongos em envelhecimento e pode até revertê-la
Em camundongos machos, o aumento de SIRT6 impediu a abertura da cromatina associada à idade no fígado, reduziu a sinalização inflamatória, e a administração por AAV em camundongos idosos restaurou a acessibilidade da cromatina a um padrão jovem.
Resumo
O envelhecimento afrouxa a cromatina no fígado, o que está associado ao aumento da inflamação e à queda da função metabólica. Pesquisadores da Bar-Ilan University e do NIH examinaram fígados de camundongos machos usando ATAC-seq, perfil de metilação do DNA, RNA-seq e ChIP-seq. Em camundongos normais, a cromatina se tornou, de modo geral, mais acessível com a idade. Em camundongos que superexpressavam a histona desacetilase SIRT6, os fígados idosos permaneceram próximos de um estado semelhante ao jovem. Os genes inflamatórios foram atenuados e as vias metabólicas foram mais bem preservadas. A abertura associada à idade estava ligada à acetilação de H3K9, que a SIRT6 remove, mas não à acetilação de H3K56. A administração de SIRT6 aos fígados de camundongos já idosos, por meio de um vetor AAV, restaurou parcialmente a acessibilidade característica da juventude. O trabalho sugere que a SIRT6 poderia ser um alvo para reverter o envelhecimento epigenético, embora até o momento se limite a camundongos machos.
Resumo Detalhado
O envelhecimento é acompanhado por deriva epigenética, incluindo perda de heterocromatina e alterações nas marcas de histonas. Acredita-se que essas mudanças alimentem a inflamação crônica e o declínio metabólico observados em tecidos envelhecidos. A SIRT6 é uma enzima nuclear dependente de NAD+ que desacetila a histona H3 nas lisinas 9, 18 e 56, e é um conhecido fator de longevidade: camundongos que não a possuem envelhecem precocemente, enquanto camundongos que a superexpressam vivem mais. Ainda não se havia mapeado como a SIRT6 molda a cromatina em todo o genoma na velhice, e este estudo preenche essa lacuna no fígado.
A equipe utilizou camundongos transgênicos C57Bl/6 para SIRT6, previamente publicados, e seus irmãos de ninhada selvagens (wild-type). Foram analisados fígados de machos jovens (5–7 meses) e idosos (18–21 meses), com 6–8 animais por grupo. Os métodos incluíram ATAC-seq para acessibilidade da cromatina, RNA-seq para expressão gênica e metilação do DNA em todo o genoma. O ChIP-seq foi usado para avaliar marcas de acetilação de histonas. Separadamente, um vetor AAV foi usado para superexpressar a SIRT6 em camundongos machos idosos.
Nos camundongos selvagens, a acessibilidade em cerca de 247.000 picos de ATAC-seq aumentou com a idade, e as regiões de repetição LINE-1 tornaram-se mais acessíveis. Os fígados de camundongos transgênicos para SIRT6 idosos não apresentaram essa abertura global e se pareciam muito com os de camundongos selvagens jovens. O efeito dependeu da idade, já que camundongos transgênicos jovens e selvagens jovens eram semelhantes, embora as regiões LINE-1 fossem menos acessíveis mesmo nos animais transgênicos jovens. Os autores definiram cerca de 5.200 domínios associados ao envelhecimento (AADs, do inglês aging-associated domains). As regiões que se abriam com a idade tendiam a se fechar novamente com a superexpressão de SIRT6, e o inverso valia para as regiões que se fechavam. A metilação do DNA também foi analisada dentro dos AADs abertos e fechados. Segundo o resumo, o envelhecimento aumentou a expressão de genes inflamatórios e reduziu a expressão de vias metabólicas, e a SIRT6 reverteu ambos os efeitos.
O resumo também relata que motivos de fatores de transcrição da família ETS foram enriquecidos nas regiões que ganham acessibilidade com a idade. Motivos de fatores de transcrição enriquecidos no fígado foram enriquecidos nas regiões que perdem acessibilidade. A H3K9ac, mas não a H3K56ac, foi associada à abertura relacionada à idade, e a SIRT6 reverteu isso. Em camundongos idosos, a superexpressão de SIRT6 mediada por AAV não apenas desacelerou, mas reverteu as alterações da cromatina, trazendo a acessibilidade de volta a um padrão mais jovem.
Em conjunto, o trabalho sugere que a SIRT6 atua como um freio, no nível da cromatina, sobre o envelhecimento do fígado, ao reduzir a acetilação de H3K9 e modular o acesso dos fatores de transcrição. O resultado com AAV é o mais interessante do ponto de vista translacional, pois implica que o envelhecimento epigenético já estabelecido pode ser reversível. As ressalvas são que os dados vêm de camundongos machos e de um único órgão, e que o modelo principal usa superexpressão transgênica ao longo de toda a vida. As consequências funcionais foram inferidas em grande parte a partir de leituras transcriptômicas e de cromatina, e não de desfechos fisiológicos detalhados.
Principais Descobertas
- Chromatin accessibility rose broadly in old male wild-type mouse livers, including LINE-1 repeat regions, while old SIRT6 transgenic livers stayed young-like.
- SIRT6 overexpression reversed age-associated chromatin changes at about 5,200 aging-associated domains, closing regions that opened with age.
- Age-related opening was linked to H3K9 acetylation, not H3K56 acetylation, and SIRT6 reversed the H3K9ac effect.
- ETS-family motifs marked regions opening with age; liver-enriched transcription factor motifs marked regions closing with age.
- AAV-mediated SIRT6 overexpression in already-old male mice rejuvenated chromatin accessibility toward a youthful state.
Metodologia
Foram analisados fígados de camundongos machos jovens (5–7 meses) e idosos (18–21 meses), selvagens (wild-type) e transgênicos para SIRT6 (n≈6–8 por grupo), por meio de ATAC-seq, RNA-seq, perfil de metilação do DNA e ChIP-seq para acetilação de histonas. Um experimento separado, baseado em AAV, de superexpressão de SIRT6 foi realizado em camundongos machos idosos para testar a reversão. As diferenças no nível dos picos foram avaliadas por ANOVA de uma via e comparações múltiplas de Tukey.
Limitações do Estudo
Apenas camundongos machos e apenas o fígado foram estudados, portanto a generalização para fêmeas, outros tecidos e humanos não foi testada. O principal modelo utiliza superexpressão transgênica ao longo de toda a vida, o que difere da dosagem terapêutica, e a PCA mostrou apenas separação moderada entre os grupos. As associações com fatores de transcrição e marcas de histonas são em grande parte correlativas, e os benefícios funcionais ou de expectativa de vida a longo prazo da administração de AAV na fase tardia da vida não foram estabelecidos nas partes analisadas.
Gostou deste resumo?
Receba as pesquisas de longevidade mais recentes na sua caixa de entrada toda semana.
Digite seu e-mail para assinar: