核糖體DNA可以預測動物的年齡
多種組織中的D NA甲基化狀態(tài)可以準確地揭示動物的年齡,但以前發(fā)現(xiàn)的表觀遺傳時鐘通常不是進化上保守的。在今天(2月14日)發(fā)表在基因組研究中的一項研究中, 研究人員描述了一種新的時鐘,由核糖體DNA中的甲基化位點組成。這種計時器存在于小鼠,狗和人類等多種物種中,并且揭示了時間和生物年齡。
“真正令人感興趣的是,在哺乳動物主要基因組中觀察到的相同類型的甲基化變化也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。。。核糖體DNA,“ 加州大學圣迭戈分校的生物學家Trey Ideker說,他沒有參與這項研究。“這些核糖體DNA變化根本不是通過其他人正在進行的甲基化分析來衡量的。他們填補了一個盲點。“
核仁是細胞核的一部分,在這里,制造蛋白質(zhì)的微小機器核糖體被組裝起來。核仁的很大一部分是核糖體DNA(rDNA),其編碼核糖體的RNA組分。在2017年的一項研究中,研究人員表明,小核仁可能是細胞壽命的指標,但沒有人看過rDNA是否能保留時間。
“我們遇到的第一個問題是我們是否只能用rDNA構(gòu)建時鐘,” 哈佛大學陳氏公共衛(wèi)生學院的共同作者Bernardo Lemos說。他和研究員王萌開始評估rDNA斑點的甲基化情況,其中胞嘧啶和鳥嘌呤核苷酸在一系列年齡段的小鼠中并排。他們發(fā)現(xiàn)數(shù)百個所謂的鐘表位點隨著年齡的增長而變得更加甲基化,并且可以通過考慮這些rDNA位置中少至72個的甲基化狀態(tài)來準確預測實際年齡。
許多時鐘位點在人類和狗的基因組中是保守的,并且它們的甲基化狀態(tài)也可以預測這些物種的年齡 - 通常比基因組的非rDNA區(qū)域中更大的甲基化位點組更準確。
“總體而言,rDNA時鐘原則上可以應(yīng)用于各種各樣的生物體,”Lemos說。
參見“ 公司出售'生物時代'套件 ”
Wang和Lemos還確定,將小鼠置于低卡路里飲食 - 一種使動物長壽的干預 - 導致rDNA時鐘位點的甲基化程度降低。根據(jù)他們的rDNA時鐘,卡路里限制的小鼠因此看起來比吃正常量的食物的同齡人更慢。這就是所謂的“生物時代”。
“真正引人注目的是[這個時鐘]在進化過程中得到了保護,” 德國馬克斯普朗克老齡生物學研究所的生物學家亞當安特比說,他沒有參與這項工作。他強調(diào)了幾個開放性問題,包括這些保守的甲基化變化對核仁功能的意義,以及它們是否是衰老的原因,或僅僅是衰老正在發(fā)生的指標。并且“這里的大部分工作都是在鼠標模型上非常優(yōu)雅地完成的,但是。。。人類怎么樣?“Antebi補充道。“他們有一些數(shù)據(jù),但未來需要更全面地探索。”
“一步就是應(yīng)用[rDNA可以告訴我們的]在各種環(huán)境中:人類群體,各種生物體,”Lemos表示贊同。未來的工作還將集中在確定在衰老過程中驅(qū)動DNA甲基化全基因組變化的機制。“你可以從基因組的不同區(qū)域構(gòu)建時鐘。它不是[獨家] rDNA,“他說。“其中一些比其他人工作得更好,所以顯然有一些關(guān)于DNA甲基化的東西在不同的地點一致地變化,并隨著年齡的變化或[驅(qū)動衰老]而變化。目前還不清楚方向是什么,所以在這個領(lǐng)域還有很多工作要做。“
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