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对哺乳动物基因组DNA甲基化的大规模研究试图揭示衰老、寿命
说到哺乳动物能活多久，体型越大通常越好：典型的老鼠寿命不到4年，而弓头鲸的寿命可能达到211岁。但在一个物种中，这种关系可能会发生变化：大型犬种的寿命往往比较小的犬科动物短。
现在，对200多种哺乳动物基因组中的化学标记进行了大量分析，这为犬科动物的疑问提供了一个新的解释，并为理解哺乳动物在寿命、平均体重和其他性状上的差异提供了大量的数据。
这项分析着眼于一种叫做甲基化的DNA修饰，它可以控制基因是打开还是关闭。作者说，研究小组发现的甲基化模式为更好地理解基因本身的DNA序列差异增添了一层新的信息。加州大学洛杉矶分校的老年研究人员史蒂夫·霍瓦特说：“对于那些想研究某一物种的独特之处，或者相反地，那些想要研究某种物种的共同之处的人来说，这是一座金矿。”，世卫组织领导的一个小组本周在美国人类遗传学学会（ASHG）年会上在线描述了甲基化结果。
其他人对新发现表示欢迎。“为什么不同物种以不同的速率衰老，这既是一个迷人的问题，也是一个重要的问题，”伦敦玛丽皇后大学（Queen Mary University of London）的老龄化研究员瓦德曼·拉克扬（Vardhman Rakyan）说。这一资源“可能是哺乳动物衰老领域其他重要研究的起点。”
甲基化是一些所谓的表观遗传标记之一，指的是DNA或其蛋白质包装的变化，这些变化影响基因的表达，而不改变构成DNA的碱基的可遗传序列。在DNA甲基化过程中，一种叫做甲基的分子附着在碱基上，通常是胞嘧啶。Horvath以显示这些甲基的模式随着年龄的增长而变化而闻名创造“表观遗传时钟”用DNA样本来估计一个人的年龄在3.6岁以内。
在一个新的项目中，Horvath与100多个其他实验室合作，研究哺乳动物物种的表观遗传标记。哺乳动物甲基化联合会收集了200多只哺乳动物的数千份血液和其他组织样本，从鼩到大象，并使用芯片扫描它们的DNA，该芯片沿着哺乳动物共享的DNA片段，在约36000个细胞素中寻找甲基基群的存在。他们利用这些数据设计了一个表观遗传时钟，可以用来从DNA样本中估计任何活哺乳动物的年龄。这只钟发现了一些可能控制衰老的新基因海报在本周和一月份的ASHG会议上预印本.
或者其他物种的甲基化是否也与个体特征有关。为了探索这一点，霍瓦思实验室的博士后、计算生物学家阿明·哈哈尼首先简单地寻找甲基化模式。他发现了55个甲基化胞嘧啶簇，每个簇有33到1864个位点，其中许多都与物种特异性特征有关，比如最大寿命、平均成年体重和性成熟年龄。其他的则与个体特征相匹配，如年龄、性别和组织类型。
研究小组还表示，用胞嘧啶甲基化构建的进化树很大程度上反映了基于其基因序列的系统发育。哈哈尼说：“这真的很有趣，因为它表明我们的DNA甲基化在追踪进化。”。
研究小组提出，由其附近的甲基化碱基启动或关闭的基因可能有助于控制这一特性，例如，寿命期甲基化簇可能控制干细胞基因的早期发育。“很可能这些胞嘧啶位点是重要的通路或细胞类型的一部分，”Horvath说。
哈哈尼的分析还显示，在大多数哺乳动物中，与寿命长和体型大有关的一个集群与长寿有关，但是更小狗的大小与已知的矛盾关系一致。这种与寿命相关的基因簇包括脂肪处置的分子途径中的基因。研究小组发现，这一发现可能与最近的一份报告相吻合，即大型品种的血液中含有相对较高水平的脂肪分子，这种脂肪分子会损伤神经元。
“也许这是狗衰老过程的一部分，它们正在失去保护神经元的能力，并在恶化，”狗遗传学研究人员、研究合著者、国家人类基因组研究所的伊莱恩·奥斯特兰德说。她说，甲基化研究表明实验是“我们不知道要做的”，比如观察脂肪沉积的改变是否能防止大狗生理上的其他有害影响。
并不是所有的表观遗传学研究人员都对这个联合会的发现感到惊讶。慕尼黑技术大学的植物表观基因组学研究人员弗兰克·约翰内斯说，甲基化模式随进化而变化是合乎逻辑的，因为这个过程本身是由具有进化序列的基因控制的。Johannes说，Horvath的树是“遗传多样性的一种分子读数”，他指出，10年前，类似的“系统表观遗传学”树就已经为植物建立起来了。不过，他说，这项新的研究为“比较表观基因组学提供了大量资源”
