DNA methylation là gì? Cách cơ thể “bật tắt gen” và ảnh hưởng đến tuổi già

DNA methylation là gì? Đây là một trong những khái niệm quan trọng hàng đầu trong lĩnh vực sinh học phân tử, đóng vai trò then chốt trong việc điều hòa biểu hiện gen và ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình lão hóa của cơ thể. Cơ chế methyl hóa DNA giống như một “công tắc sinh học” giúp bật hoặc tắt hoạt động của các gen, từ đó tác động trực tiếp đến sức khỏe, khả năng phục hồi tế bào và tuổi thọ.

Trong bài viết dưới đây, hãy cùng Bác sĩ Hải tìm hiểu sâu hơn về DNA methylation — từ khái niệm cơ bản, cơ chế hoạt động, mối liên hệ với quá trình lão hóa, cho đến những cách tự nhiên giúp tối ưu hóa quá trình này nhằm bảo vệ sức khỏe tế bào và duy trì tuổi xuân một cách bền vững.

DNA methylation là gì?

DNA methylation là quá trình gắn nhóm methyl (-CH3) vào các nucleotide của DNA, chủ yếu là vào các nucleotide cytosine nằm trước trình tự guanine, gọi là CpG sites. Quá trình này giúp điều chỉnh hoạt động của gen, giảm hoặc làm tăng khả năng biểu hiện của chúng. Thường thì, các vùng DNA bị methyl hoá sẽ ít có khả năng phiên mã hơn, từ đó kiểm soát lượng protein được sản xuất từ các gen đó. Điều này đóng vai trò như một cơ chế kiểm soát cường độ hoạt động của các gen trong tế bào sống, góp phần duy trì sự cân bằng trong hoạt động sinh học của cơ thể.

Không chỉ đơn thuần là một quá trình sinh học, DNA methylation còn đóng vai trò như một hệ thống “đèn tắt – bật” của di truyền, giúp cơ thể thích nghi và phản ứng linh hoạt với các yếu tố nội sinh lẫn ngoại sinh. Nghiên cứu The Role of DNA Methylation in Aging, Rejuvenation, and Cancer đã chỉ ra rằng, quá trình methylation còn liên quan mật thiết đến quá trình lão hoá, bệnh tật và khả năng phòng tránh các bệnh mạn tính. Chính vì thế, hiểu rõ về DNA methylation giúp chúng ta có thêm kiến thức để giữ gìn sức khỏe và sống lâu hơn.

Quá trình gắn nhóm methyl vào DNA để kiểm soát biểu hiện gen

Quá trình methyl hóa DNA bắt đầu khi enzyme DNA methyltransferase (DNMT) hỗ trợ gắn nhóm methyl vào các nucleotide cytosine của DNA. Các nhóm methyl này thường xuyên xuất hiện ở các vùng CpG islands – các đoạn DNA giàu CpG nằm trong hoặc gần promoter của gen. Khi các nhóm methyl này gắn vào, chúng sẽ làm con đường phiên mã của gen bị cản trở, hạn chế sự sản xuất protein từ gen đó. Chính điều này giúp tế bào điều chỉnh hoạt động của các gen theo nhu cầu của cơ thể, đảm bảo việc phân chia tế bào đúng hướng và ngăn chặn sự bất thường.

Điều thú vị là, quá trình này không diễn ra một chiều mà có thể thay đổi theo thời gian và điều kiện môi trường. Các yếu tố như chế độ ăn, stress, ô nhiễm hay lối sống đều có thể tác động đến hoạt động của enzyme methyl transfer, từ đó ảnh hưởng đến cấu trúc methyl hoá của phân tử DNA. Như vậy, mỗi người đều có một “bản đồ methylation” riêng, phản ánh tình trạng sức khỏe, tuổi tác và nguy cơ mắc bệnh của chính họ.

Xem thêm: Dry Fasting là gì? Lợi ích và rủi ro khi nhịn ăn không nước

Cơ chế này giống như “nút tắt bật” của gen

Hình dung DNA methylation như một hệ thống “nút tắt bật” của gen giúp chúng ta dễ hiểu về vai trò kiểm soát hoạt động của gen. Khi nhóm methyl được gắn vào một gen nhất định, nó giống như đang nhấn nút tắt - ngăn không cho gen đó biểu hiện, sản xuất ra protein hay thực hiện chức năng sinh học. Ngược lại, khi nhóm methyl bị loại bỏ hoặc ở mức thấp, gen sẽ tự do hoạt động, kích hoạt quá trình phiên mã và sinh ra protein để đáp ứng các nhu cầu của cơ thể. Cơ chế này vô cùng linh hoạt, giúp chúng ta thích nghi với các thay đổi sinh lý, môi trường qua từng giai đoạn của cuộc đời.

Chính nhờ cơ chế này mà cơ thể có thể điều chỉnh các hoạt động sinh học phức tạp, ví dụ như kiểm soát quá trình phát triển, tự sửa chữa tổn thương hoặc điều chỉnh phản ứng lại các yếu tố gây stress. Người ta còn phát hiện rằng, sự mất cân bằng trong methylation có thể dẫn đến các bệnh lý như ung thư, bệnh tim mạch hoặc các rối loạn chuyển hoá khác. Vì thế, hiểu rõ cơ chế “nút tắt – mở” của DNA methylation sẽ giúp chúng ta tìm ra các phương pháp can thiệp, phòng ngừa bệnh tật hiệu quả hơn.

Methylation và quá trình lão hoá

Lão hoá là quá trình tự nhiên không thể tránh khỏi của cuộc đời, song nghiên cứu DNA methylation clocks: challenges and recommendations đã chỉ ra rằng DNA methylation có vai trò then chốt trong việc quy định tốc độ lão hoá của một cá thể. Mỗi người đều mang trong mình một “đồng hồ epigenetic clock” – đồng hồ đo thời gian lão hoá dựa trên các mẫu methyl hóa tại các vị trí khác nhau trên DNA. Khi đồng hồ này chạy chậm, tuổi sinh học của chúng ta còn trẻ, khỏe mạnh; ngược lại, khi chạy nhanh, nguy cơ mắc bệnh tuổi già, giảm tuổi thọ sẽ tăng lên rõ rệt. Đây chính là mối liên hệ quan trọng giúp dự đoán tuổi thọ, bệnh tật và khả năng điều chỉnh hoạt động tế bào theo thời gian.

Liên quan đến quá trình lão hoá, methylation không chỉ là một kết quả phản ánh của tuổi tác mà còn đóng vai trò như một nguyên nhân trực tiếp ảnh hưởng đến quá trình này. Khi cơ thể mất cân bằng trong hoạt động methylation – tức là quá nhiều hoặc quá ít nhóm methyl được gắn vào DNA – các gen liên quan đến tuổi thọ, viêm nhiễm, miễn dịch hoặc chỉnh sửa DNA sẽ hoạt động không đúng cách. Từ đó tạo điều kiện cho các bệnh mãn tính hình thành, quá trình lão hoá diễn ra nhanh hơn và sức khỏe suy yếu rõ rệt.

Liên hệ với “đồng hồ epigenetic clock”

Đồng hồ epigenetic clock, hay còn gọi là “giờ methyl hóa sinh học”, giúp chúng ta dự đoán tuổi sinh học chính xác hơn so với tuổi theo ngày tháng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, tốc độ methyl hóa của các vị trí đặc biệt trên DNA phản ánh chính xác quá trình lão hoá của tế bào và toàn bộ cơ thể. Thông qua việc phân tích mẫu DNA, nghiên cứu DNA methylation age from peripheral blood predicts progression to Alzheimer’s disease, white matter disease burden, and cortical atrophy (Bonham et al., 2025) có thể biết được một người đã già đi bao nhiêu năm từ các mẫu methyl hóa, từ đó dự đoán nguy cơ mắc các bệnh tuổi già như Alzheimer, Parkinson, hay các bệnh mãn tính khác liên quan đến quá trình tuần hoàn của cơ thể.

Điều này mở ra nhiều tiềm năng trong lĩnh vực y học lâm sàng, giúp chúng ta phát hiện sớm các dấu hiệu lão hoá không mong muốn, từ đó có biện pháp can thiệp kịp thời để kéo dài tuổi thọ, nâng cao chất lượng cuộc sống. Mặc dù đồng hồ này vẫn còn trong quá trình hoàn thiện, nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy rằng, các yếu tố môi trường, chế độ ăn uống và lối sống có thể tác động tích cực hoặc tiêu cực đến tốc độ tiến triển của “giờ methyl hóa sinh học” này.

Khi mất cân bằng → tăng nguy cơ ung thư, tiểu đường, lão hoá nhanh

Mất cân bằng trong methylation là tình trạng phổ biến ở những người cao tuổi hoặc người có lối sống không lành mạnh. Khi quá trình methyl hóa bị rối loạn, các gen kiểm soát quá trình sửa chữa DNA, miễn dịch, và kiểm soát sự phát triển của tế bào sẽ hoạt động không bình thường. Điều này dẫn đến các đột biến, sự hình thành các khối u, hoặc tình trạng viêm mãn tính, tất cả đều góp phần vào quá trình lão hoá nhanh hơn. Thậm chí, các yếu tố này còn thúc đẩy các bệnh mãn tính như tiểu đường type 2 hoặc bệnh tim mạch phát triển không kiểm soát.

Trong thực tế, nghiên cứu The epigenetic clock as a predictor of disease and mortality risk: a systematic review and meta-analysis (Woods et al., 2019) đã chứng minh rằng, sự rối loạn methylation là một trong các nguyên nhân chính khiến tuổi thọ bị kéo giảm, đồng thời làm tăng khả năng mắc các bệnh hiểm nghèo. Đây chính là lý do tại sao việc duy trì một trạng thái methylation cân bằng là yếu tố then chốt để bảo vệ sức khoẻ, trì hoãn quá trình lão hoá và sống cuộc đời viên mãn hơn. Các biện pháp tự nhiên để điều chỉnh methylation chính là chìa khoá để giảm thiểu các rủi ro này.

Xem thêm: Lợi ích của prolonged fasting: Giảm viêm, tái tạo tế bào & chống lão hóa

Cách tối ưu methylation tự nhiên

Chìa khoá để duy trì quá trình methylation là biết cách bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cùng với lối sống lành mạnh. 

Bổ sung vitamin B12, B9 (folate), choline, betaine

Các vitamin nhóm B như B12 và B9 được xem là những “nguyên liệu chính” trong quá trình methyl hóa DNA. Vitamin B12 đóng vai trò hỗ trợ enzyme methyltransferase hoạt động hiệu quả, giúp duy trì sự cân bằng methyl hoá của DNA. Trong khi đó, folate (vitamin B9) là thành phần trực tiếp cung cấp nhóm methyl cần thiết để gắn vào DNA, giúp kiểm soát hoạt động gene. Choline và betaine cũng rất quan trọng vì chúng là nguồn cung cấp methyl nhóm tự nhiên từ thực phẩm và có khả năng thúc đẩy quá trình methyl hóa diễn ra thuận lợi hơn. Nghiên cứu Exploring a causal role of DNA methylation in the relationship between maternal vitamin B12 and children’s cognition đã chỉ ra rằng, bổ sung đủ các chất này có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, ung thư và các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Ngoài ra, chế độ ăn giàu dinh dưỡng, đa dạng và cân đối các thực phẩm như rau xanh, trái cây, hạt, trứng và thực phẩm chứa gluten tự nhiên sẽ cung cấp đầy đủ các dưỡng chất này một cách tự nhiên. Điều quan trọng là mọi người cần kiểm tra định kỳ các chỉ số vitamin trong máu để đảm bảo không thiếu hụt, qua đó giúp hệ thống methyl hoá hoạt động trơn tru và hiệu quả nhất có thể.

Duy trì lối sống không rượu bia, không thuốc lá

Rượu bia và thuốc lá là hai yếu tố hàng đầu phá hoại hệ thống methyl hóa của DNA. Chúng thúc đẩy quá trình oxy hóa mạnh mẽ trong cơ thể, gây tổn thương DNA, làm rối loạn các quá trình sinh học chính, trong đó có methylation. Việc duy trì lối sống không rượu bia, không thuốc lá không chỉ đơn giản là giữ gìn sức khoẻ mà còn giúp cơ thể tự nhiên điều chỉnh lại quá trình methyl hóa, từ đó giảm thiểu khả năng lão hóa sớm hoặc mắc các bệnh mạn tính. Áp dụng lối sống này còn đồng nghĩa với việc hạn chế các tác nhân gây stress, giúp cơ thể duy trì trạng thái cân bằng tối ưu.

Chúng ta đều biết rằng thói quen sinh hoạt ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ lâu dài, do đó, việc hình thành thói quen sống tích cực, tham gia vận động, kiểm soát stress và duy trì mối quan hệ xã hội là những yếu tố hỗ trợ tuyệt vời cho quá trình methylation tự nhiên của cơ thể. Đây là cách giúp hệ thống “bật tắt” gen hoạt động đúng lúc, đúng chỗ, góp phần làm chậm quá trình lão hoá và bảo vệ bạn khỏi các bệnh tật liên quan tuổi tác.

Giữ giấc ngủ sâu và thực hành fasting đúng cách

Giấc ngủ có vai trò nền tảng trong việc duy trì chức năng của các enzyme methyl hóa, cũng như quá trình sửa chữa DNA. Khi chúng ta ngủ sâu đủ giấc, hệ thống miễn dịch hoạt động tốt, các quá trình chỉnh sửa DNA diễn ra liên tục và hiệu quả hơn, giúp giữ được các mức methylation ổn định. Ngược lại, thiếu ngủ hoặc mất ngủ kéo dài sẽ gây rối loạn hormone, giảm khả năng sửa chữa DNA, làm tăng nguy cơ các bệnh mãn tính và lão hóa sớm. Do đó, việc duy trì thói quen ngủ đều đặn, đủ giờ và chất lượng tốt là điều kiện tiên quyết để thúc đẩy quá trình methyl hóa diễn ra lành mạnh.

Thực hành fasting hay ăn kiêng gián đoạn cũng đang nổi lên như một phương pháp tự nhiên giúp tối ưu hoá methylation. Các chế độ fasting giúp giảm viêm, chống oxy hóa mạnh, cải thiện chức năng miễn dịch, từ đó giúp các enzyme methyl hóa hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, cần điều chỉnh phù hợp với từng cá nhân để tránh gây căng thẳng hoặc thiếu hụt dinh dưỡng. Nhờ đó, bạn có thể hỗ trợ quá trình kiểm soát biểu hiện gen, giữ gìn sức khoẻ và tuổi thọ dài lâu.

Tham gia nhóm: "Sống Khỏe Trẻ Lâu cùng Bác sĩ Hải": Cộng đồng lan tỏa giá trị sống khỏe và sẻ chia

Qua những chia sẻ trên, Bác sĩ Hải hy vọng bạn đọc đã có cái nhìn rõ hơn về DNA methylation và tầm quan trọng của nó trong việc duy trì sức khỏe, ngăn ngừa bệnh tật cũng như làm chậm quá trình lão hóa.

Một lối sống lành mạnh với dinh dưỡng đầy đủ, giấc ngủ chất lượng, kiểm soát căng thẳng và vận động hợp lý chính là những yếu tố giúp quá trình methyl hóa diễn ra cân bằng, từ đó hỗ trợ cơ thể khỏe mạnh, trẻ lâu và tràn đầy năng lượng.