在线粒体中发现隐藏的表观遗传时钟揭示了“寿命极限线”

Josiah01

罗兰大学的研究人员 Ádám Sturm 博士和 Tibor Vellai 博士在衰老表观遗传学和转座因子研究的基础上，在理解衰老的分子机制方面又取得了进展。他们的最新研究发表在《国际分子科学杂志》上，揭示了线粒体 DNA (mtDNA) 中的一种新型表观遗传机制，这可能会改变我们对衰老的研究和诊断方法。
Sturm 博士和 Vellai 博士在此前发表的论文《衰老机制：转座因子在基因组解体中的主要作用》和《转座因子下调延长秀丽隐杆线虫寿命》中，确立了转座因子在衰老过程中的关键作用。他们当前的研究在此基础上进一步拓展，揭示了细胞衰老的全新复杂性。
研究小组发现，一种之前隐藏的 DNA 修饰 N 6 -甲基腺嘌呤 (6mA) 会随着生物体衰老而逐渐积累在线粒体 DNA 中。这种现象在包括线虫秀丽隐杆线虫、果蝇和狗在内的多种物种中均有观察到，这表明所有动物物种的衰老过程中都存在一种进化保守的机制。
“我们发现了一种可以称之为‘线粒体表观遗传时钟’的东西，”Sturm 博士解释道。“这种时钟根据生物体的寿命以不同的速率滴答作响，为衰老在细胞层面的调控方式提供了新的视角。看到这与我们之前关于转座因子和基因组稳定性的研究有何关联，真是令人着迷。”
为了解决先前关于动物基因组中是否存在隐藏的 6mA 修饰标记的争议，该团队开发了一种基于 PCR 的新型可靠方法来检测这些修饰。该技术可以精确、序列特异性地测量线粒体 DNA 中的 6mA 水平，克服了以前方法的局限性。
这项研究的一个关键发现是，长寿的秀丽隐杆线虫突变体（其寿命是野生型线虫的两倍）积累 6mA 的速度是正常线虫的一半。这一观察结果将 6mA 积累速度与衰老过程和寿命调节紧密联系起来，让人想起该团队早期关于转座因子活性和寿命的发现。
该研究还阐明了负责添加和去除线粒体DNA中6mA修饰的酶促途径。令人惊讶的是，这些酶似乎与参与核DNA甲基化的酶相同，这表明不同细胞区室之间存在协调的表观遗传调控。
Vellai 博士表示：“我们的研究结果为理解和干预衰老过程开辟了新途径。与现有方法相比，线粒体DNA中的表观遗传时钟可以成为一种更方便、更经济的测量生物年龄的方法。结合我们之前对转座因子的了解，我们可以更全面地了解衰老过程。”
这项研究为未来研究环境因素、生活方式选择和潜在干预措施如何影响线粒体 DNA 中 6mA 的积累率和转座因子活性奠定了基础。了解这些表观遗传变化可能会带来促进更健康衰老的新策略，并可能延长健康寿命。