基因组启动子区维持低甲基化熵是人类健康老化的重要表观调控基础

2024-04-08 00:00:00
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核心提示:该研究以DNA甲基化为切入点,对长寿人群的表观遗传混乱程度进行了探索,发现长寿人群基因组含有一系列DNA甲基化低熵区域,并与健康老化存在关联。

  在衰老过程中,生物系统往往经历从有序到紊乱的转变。DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰,能够调控基因的转录。过去的研究已经发现,随着衰老以及肿瘤等疾病的发生,基因组的DNA甲基化呈现逐步紊乱的态势。长寿人群作为健康衰老的典范,一个吸引人的观点是他们可能一定程度上遏制了这种紊乱的发生。

  近期,中国科学院昆明动物研究所的孔庆鹏研究员团队在 Aging Cell 期刊发表题为“Methylation entropy landscape of Chinese long-lived individuals reveals lower epigenetic noise related to human healthy aging”的研究论文。

  结合前期已发表的中国长寿人群基因组DNA甲基化图谱以及新测定的数据,该研究利用甲基化熵(methylation entropy)这一指标系统评估了长寿人群的甲基化紊乱情况。


  研究人员根据年龄将样本划分为较年轻对照、年老对照以及长寿人群三组。他们发现在前两组对照中,随着年龄增加,甲基化熵值整体上升,但长寿人群的甲基化熵并未因其年龄更大而进一步增加。随后,研究者鉴定到一系列长寿人群特异的低熵区域,这些区域在年老对照中相对较年轻对照熵值显著增加,但在长寿人群中,熵值低于年老对照。


  对这些低熵区域进行分析,发现它们显著富集在启动子区域,提示这些低熵区域可能参与基因表达的调控。通过结合已发表的不同年龄的外周血单细胞转录组数据,研究者发现含有这些低熵区域的基因在长寿个体细胞群中表达水平的变异程度较低,表明甲基化低熵可能一定程度上抑制了表达噪声。

  此外,结合已发表的全基因组关联分析(GWAS)的结果,研究人员还发现,启动子含有低熵区段的基因对哮喘、中风等老年疾病的遗传力贡献显著较大,这进一步提示低熵区段的存在可能有利于长寿人群规避老年疾病的发生。


  研究者还通过去卷积方法分析了这些低熵区段的细胞类型特异性。结果显示,大部分低熵区段可能主要存在于中性粒细胞中。遗传力分割(S-LDSC)的分析结果也显示,中性粒细胞特异的低熵区段可能对长寿性状的贡献较大。这些结果提示中性粒细胞异质性在人类健康长寿中的作用值得进一步关注。

  总体来说,该研究以DNA甲基化为切入点,对长寿人群的表观遗传混乱程度进行了探索,发现长寿人群基因组含有一系列DNA甲基化低熵区域,并与健康老化存在关联。

  参考文献:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/acel.14163

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