华人博士Nature子刊解析衰老与表观遗传

在发表于11月18日《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的论文里，研究人员发现整个基因组的45万测试位点中有8%的位点存在年龄相关的DNA甲基化差异。其中的大多数改变似乎没有影响细胞基因的开启或关闭。但有一小组的年龄相关DNA甲基化改变（45万个位点中的1,794个位点）与基因表达改变相关。

　　

生物通报道  尽管每个人一生中的DNA基本保持不变，科学家们知道在不同的年龄其却以不同的方式发挥功能。

随着人们年龄的增长，他们的DNA甲基化模式发生着重大的改变。DNA甲基化被视作是DNA顶部的“第二密码”，其能够将基因锁定在开启（on）或关闭（off）位置（延伸阅读：复旦大学发表Nature表观遗传学新文章）。然而直到现在，这些改变所导致的后果仍然是个谜

为了破解这一过程，美国威克森林浸信医学中心(Wake Forest Baptist Medical Center)的科学家们研究了1,264人血细胞中的甲基化模式。这些人年龄在55-94岁之间，均是多种族动脉粥样硬化研究(MESA)的参与者。

在发表于11月18日《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的论文里，研究人员发现整个基因组的45万测试位点中有8%的位点存在年龄相关的DNA甲基化差异。其中的大多数改变似乎没有影响细胞基因的开启或关闭。

但该研究小组发现了一小组的年龄相关DNA甲基化改变（45万个位点中的1,794个位点）与基因表达改变相关。在这一组的位点中，有42个位点与脉压相关联。众所周知，脉压是随年龄改变的一个血管健康测量量度。

论文的通讯作者、威克森林浸信医学中心公共健康科学副教授刘咏梅（Yongmei Liu，音译）说：“我们的研究工作表明，大多数年龄相关的DNA甲基化改变都不会对细胞功能造成明显的影响，即改变基因表达，其中的一些有可能仅仅是噪音。”

“与基因表达改变相关的甲基化位点是衰老负效应潜在驱动因子的极好候选者，尤其是与脉压相关的一小组位点。我们的研究结果提供了关于衰老过程的一些新见解。”

刘咏梅说，未来的研究将尝试去检测这些甲基化位点与特定健康状况之间的关系。最终，科学家们希望能够靶向和逆转涉及年龄相关疾病的一些特异的位点。

衰老的生化影响非常复杂，伴随着发生蛋白质、脂类和核酸的生物学明显改变，这些改变的一个重要方面就是DNA的甲基化。DNA甲基化是基因表达修饰的一种机制，基因调节元件内或附近序列的甲基化能通过DNA结合蛋白和染色质结构抑制基因的表达，依赖组织和基因伴随衰老发生甲基化的升高和降低，这些改变能产生病理效果包括恶性肿瘤的发生，与衰老有关的资深免疫疾病，以及其他可能的疾病。换言之，这些疾病也反映了由于DNA甲基化改变而引起的表达改变，预防这些改变将是未来研究的一个挑战。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Age-related variations in the methylome associated with gene expression in human monocytes and T cells

Age-related variations in DNA methylation have been reported; however, the functional relevance of these differentially methylated sites (age-dMS) are unclear. Here we report potentially functional age-dMS, defined as age- and cis-gene expression-associated methylation sites (age-eMS), identified by integrating genome-wide CpG methylation and gene expression profiles collected ex vivo from circulating T cells (227 CD4+ samples) and monocytes (1,264 CD14+ samples, age range: 55–94 years). None of the age-eMS detected in 227 T-cell samples are detectable in 1,264 monocyte samples, in contrast to the majority of age-dMS detected in T cells that replicated in monocytes. Age-eMS tend to be hypomethylated with older age, located in predicted enhancers and preferentially linked to expression of antigen processing and presentation genes. These results identify and characterize potentially functional age-related methylation in human T cells and monocytes, and provide novel insights into the role age-dMS may have in the aging process.