Science:体型越大寿命越长?表观遗传学的崛起或许能够揭示答案

2021-10-25 16:58:10 中国生物技术网

当我们谈及到动物寿命时,往往想到的是体型大的物种寿命更长,譬如老鼠寿命不到 4 年,但弓头鲸甚至能超过200年。但在犬科动物中这个关系可能会翻转:大型犬的寿命通常没有小型犬长。

表观遗传学是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化。DNA甲基化修饰作为最早且最深入的表观遗传调控机制之一,近些年在寻找新型药物靶点、癌症研究等多方面都有不俗的表现。而CpG二核苷酸中胞嘧啶上第5位碳原子的甲基化,作为哺乳动物DNA甲基化的唯一形式,有大量研究表明其在哺乳动物衰老和寿命领域有突破性进展。

加州大学洛杉矶分校人类遗传学与生物统计学教授Steve Horvath联合了100多个实验室,对200多种哺乳动物的血液和组织样本、36000个胞嘧啶甲基化情况进行整理分析,设计出了一个“表观遗传时钟”,并且根据该“时钟”可以估算任何活着的哺乳动物的年龄。
早在2018年,Steve Horvath教授就提出了“表观遗传时钟理论”,并在Nature Reviews Genetics上发表,题为:DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing。

在2021年美国人类遗传学协会年会(ASHG 2021)线上会议,该团队报道了使用胞嘧啶甲基化构建的进化树,和“表观遗传时钟”出现了一些可能控制衰老的新基因。他们发现了 55个甲基化胞嘧啶簇与寿命、平均成年体重、性成熟年龄等物种特异性特征相关,并提出靠近甲基化碱基的基因开启或是关闭可能有助于控制这些特征。

基于DNA甲基化的研究,对于已知的矛盾:对于大多数哺乳动物来说,寿命更长的往往体型更大,而对于狗来说,寿命更长的反而体型更小,最新研究发现,与寿命相关的簇还包括控制脂肪分子分布的基因即大型犬的血液中含有相对较高水平的脂肪分子,这致使衰老过程中对神经元的损伤不断加剧。

但这项研究并非让所有的表观遗传学研究者为之震惊,因为类似的“系统表观遗传树”十年前也为研究植物而构建过,但无疑,这些为比较表观基因组学的研究提供了大量资源,并且一系列基于此的新思路新方法将会诞生、拓展开来,成为开启表观遗传研究领域新世界大门的密匙。

文章来源:

https://www.nature.com/articles/s41576-018-0004-3

https://www.science.org/content/article/chemical-switches-genes-may-help-explain-why-large-mammals-live-longer

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