2023 年 1 月 12 日,哈佛医学院 David A. Sinclair 团队在核心期刊Cell上发表一篇题为Loss of epigenetic information as a cause of mammalian aging的论文引起学术界的广泛关注。
经过长达 13 年研究,阐述了 DNA 变化不是导致衰老的唯一原因。相反,他们的研究结果表明,染色质的化学和结构变化在不改变遗传密码本身的情况下加快衰老。即所谓的表观遗传学的退化可以驱动有机体的衰老,恢复表观基因组的完整性可以逆转衰老的迹象,而与遗传密码本身的变化无关。
那么这些表观遗传因子是如何参与发生衰老与逆转呢?这就不得不提到表观遗传学的物理结构,如组蛋白,它能将 DNA 捆绑成紧密压缩的染色质,并在需要时解开 DNA 的部分,用于调控基因表达或抑制,这一研究称之为染色质可及性研究。
什么是染色质可接近性/开放性?
DNA 与组蛋白结合后形成核小体,核小体再进一步折叠压缩后最终形成染色质。DNA 复制、基因转录时,DNA 的致密高级结构变为松散状态,这部分打开的染色质,称之为开放染色质。
染色质一旦打开,就能让某些调节蛋白,例如转录因子和辅因子与其结合,这种染色质的性质,被称为染色质可接近性[2]。该性质是表征染色质转录活性的重要指标,也被称作「研究基因功能的窗口」。在特殊情况下,染色质开放度的改变能够为我们揭示基因表达的调控机制提供重要信息。
图 1. 可接近状态反映基因组中染色质动态的分布
注:与封闭染色质(closed chromatin)相反,宽松染色质(permissive chromatin)对于转录因子来说是足够动态的,可以启动序列特异性的可及性重塑并建立开放染色质(open chromatin)构象。