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三、表观遗传与衰老
衰老是一种生物系统现象,是由各种生物体内外环境共同作用的结果,延缓或预防衰老是目前生物医学面临的一个巨大挑战。衰老与表观遗传的研究多集中于全基因组DNA的甲基化、整体组蛋白的乙酰化及甲基化状态、某些特异性的与某一组织中细胞衰老相关基因的表观遗传调节。也有学者探讨衰老相关基因转录区DNA及组蛋白的表观修饰特点,发现培养的早期(年轻)细胞与衰老细胞表观遗传因素的表达不同。目前研究表明,DNA甲基化、组蛋白的修饰及染色体的重塑可随着年龄的增长而发生变化,从而使得衰老相关基因的表达增加,与衰老相关的表观遗传的特征性改变是全基因组低甲基化、组蛋白(例如H3、H4)低乙酰化及H4K20高甲基化。另外对新生儿、中年人和90岁的老人的DNA进行甲基化情况分析,结果发现90岁老人DNA甲基化比新生儿明显减少,中年人的DNA甲基化水平介于高龄老人和新生儿之间。这些研究提示表观基因组的变化,如DNA的甲基化,可以随着时间推移生产累积效应,在导致基因表达异常和细胞功能失调的同时,影响人的衰老过程。
大量研究表明氧化应激反应等环境因素对表观遗传因素有明显影响,这些影响有的表现为衰老性改变。近期研究表明,与老化相关的表观遗传学基因 SIRT1、 SIRT3、 Klotho 和 Humanin可能与衰老有密切关联(图1-4),但更为明确的表观遗传机制在衰老的发生发展中的作用则需进一步探讨。许多与年龄相关的表观遗传变化在一个人的整个生命过程中不断发生,而且这些变化可能在生命的早期阶段就开始了,这说明表观遗传确实与寿命有关。