表观遗传改变是衰老的主要标志。在哺乳动物中,与年龄相关的表观遗传变化改变了基因表达谱,破坏细胞稳态和生理功能,因此会促进衰老。尚不清楚衰老是否也是由无脊椎动物的表观遗传机制驱动的。在这里,我们使用了药理学低甲基化剂(RG108)来评估DNA甲基化(DNAME)对昆虫寿命的影响 - 大黄蜂BOMBUS TERNSTERIS。RG108将平均寿命扩大43%,并诱导涉及衰老标志的基因的差异甲基化,包括DNA损伤修复和染色质器官。此外,处理后的寿命基因SIRT1过表达。功能实验表明SIRT1蛋白活性与寿命呈正相关。总体而言,我们的研究表明,表观遗传机制是脊椎动物和无脊椎动物中寿命的保守调节剂,并提供了有关DNAME如何参与昆虫衰老过程的新见解。
社会昆虫在性别和种姓之间表现出极端的表型差异,即使潜在的基因组几乎相同。表观遗传过程已被提出是介导这些表型差异的可能机制。使用皇后区,男性和生殖女性工人的整个基因组纤维纤维测序,我们表征了大黄蜂炸弹式地面的性别和种姓特异性甲基。我们已经确定了可能影响性别和种姓表型差异的组蛋白修饰过程中DNA甲基化的潜在作用。我们还发现差异化甲基化基因通常显示出低水平的DNA甲基化,这可能暗示了介导转录可塑性中低甲基化基因的单独功能,这与通常参与家政功能的高度甲基化基因不同。我们还使用了同一皇后和男性的整个基因组重新测序,研究了潜在的基因组与甲基化合体之间的关系。我们发现DNA甲基化富含零折的位点。我们建议DNA甲基化可能在这些位点起到靶向诱变作用,从而通过非同义基因组中的非同义变化提供了底物。但是,我们在样品中没有看到DNA甲基化与阳性选择速率之间的任何关系。为了充分评估自适应过程中DNA甲基化的可能作用,需要使用自然人群数据进行特定设计的研究。
衰老通常被认为是随机细胞损伤的结果,可以使用DNA甲基化轮廓准确地估计,这是泛组织表观遗传钟的基础。在这里,我们使用了来自哺乳动物甲基化财团的11,754个甲基化阵列,证明了普遍的泛哺乳动物时钟的发展,该甲基化阵列包括185种哺乳动物物种的59种组织类型。这些预测模型以高精度估算哺乳动物组织年龄(r> 0.96)。年龄偏差与人类死亡率风险,小鼠体形轴突变和热量限制相关。我们鉴定出具有甲基化水平的特定细胞,这些甲基化水平随着许多物种而随着年龄的增长而变化。这些位点高度富含多孔抑制性复合物2结合位置,几乎与哺乳动物发育,癌症,肥胖和寿命有关。我们的发现提供了新的证据,表明衰老在进化上是保守的,并与所有哺乳动物的发育过程交织在一起。
表1。DM格式和DMTools的基本信息名称名称说明类型1铬参考名称UNIT32_T 2启动1个基于1个染色体的启动,染色体unit32_t 3 End(可选)胞质或区域unit32_t 4 ml DNA DNA甲基化级别[0-1]
图2。DNMT3A募集后的基因表达动力学与数字记忆不一致。使用特定于特定于染色体的染色体整合的169个报告基因基因的示意图。哺乳动物170构成启动子(EF1A)驱动荧光蛋白EBFP2的表达。上游结合位点可实现靶向171的表观遗传效应子,该效应子与DNA结合蛋白RTETR融合在一起,PHLF或DCAS9。报告基因是由染色质绝缘子与其他基因分离出来的172。b实验概述,描述了瞬时转染到具有报告基因的173个细胞,基于转染水平的荧光激活的细胞分选,以及时间顺序的流量细胞仪174测量。根据面板中所示的175个实验时间表。显示的是四种不同水平的转染水平的报告基因176(EBFP2)的流量细胞仪测量值的分布。DNMT3A-DCAS9靶向启动子上游的5个目标位点,177用作炒GRNA目标序列作为对照(图se.2 a,b,表S3)。显示的数据来自来自3个独立重复的代表性178重复。d使用DNMT3A-179的流量细胞仪的单细胞基因表达测量值对应于面板C中所示的细胞(30天)。父母是指带有180个报告基因的未转染细胞。数据来自3个独立重复的代表性重复。平均值。e MedIP-QPCR和ChIP-QPCR 181分析DNMT3A-DCAS9和细胞分类后14天分析高水平的转染。分析了启动子区域182。显示的数据来自三个独立的重复。报道的是折叠变化及其平均值,使用183标准∆ ∆ c t方法相对于活性状态。错误条为S.D.DNMT3A-DCAS9的靶向位置为184至5个目标位点(GRNA)。使用炒GRNA目标序列(GRNA NT)作为对照。185 *p≤0.05,**p≤0.01,***p≤0.001,未配对的两尾t检验。根据面板中所示的实验时间线,krab抑制的基因表达动力学(PHLF-KRAB)186。所示是从四种不同水平的转染水平的187个报告基因基因(EBFP2)的流量细胞仪测量值的分布。每天测量一个独立的重复。显示的数据188来自3个独立重复。g重新激活细胞的百分比(400-10 5基因表达A.U.F.)对应于F. h Medip-QPCR面板中显示的189个细胞种群和CHIP-QPCR分析后6天对PHLF-KRAB和Cell 190排序进行了高水平的转染。分析是启动子区域的。数据来自三个独立的重复。191显示的是折叠变化,其平均值由标准∆ΔCT方法确定相对于活性状态。错误192条是S.D.平均值。p≤0.05,**p≤0.01,***p≤0.001,未配对的两尾t检验。参见SI图参见Si无花果。202i简化染色质修饰193当krab = 0,dnmt3a = 0,tet1 = 0时获得的电路图,而H3K9me3并未介导从头催化194 DNA甲基化的催化。SM.1 C. J顶图:(CPGME,H3K4ME3)对的剂量响应曲线。底部图:(DNMT3A,CPGME)对的剂量-195响应曲线。SM.1 D和SM.3。 k k的基因表达的概率分布196的系统,该系统由Si Tape Sm.1和Sm.3中列出的反应表示。 参见Si无花果。 SM.1 B和SM.2。 l概率197在t = 28天后的基因表达分布,如面板I所述获得。 在小组j和l中,将198 DNMT3A动力学建模为脉冲,随着时间的流逝会呈指数减小。 在我们的模型中,α'是通过抑制组蛋白修饰的DNA甲基化建立的归一化速率199,DNA甲基化擦除率200速率与激活组蛋白的擦除速率和激活的组蛋白修改速率之间的µ'是每个基准级别(ε')的级别(均为基础率(均))(招募)(招募)(招募)。修改。 参见SI图 SM.1 E和SM.3。SM.1 D和SM.3。k k的基因表达的概率分布196的系统,该系统由Si Tape Sm.1和Sm.3中列出的反应表示。参见Si无花果。SM.1 B和SM.2。 l概率197在t = 28天后的基因表达分布,如面板I所述获得。SM.1 B和SM.2。l概率197在t = 28天后的基因表达分布,如面板I所述获得。在小组j和l中,将198 DNMT3A动力学建模为脉冲,随着时间的流逝会呈指数减小。在我们的模型中,α'是通过抑制组蛋白修饰的DNA甲基化建立的归一化速率199,DNA甲基化擦除率200速率与激活组蛋白的擦除速率和激活的组蛋白修改速率之间的µ'是每个基准级别(ε')的级别(均为基础率(均))(招募)(招募)(招募)。修改。参见SI图SM.1 E和SM.3。SM.1 E和SM.3。
到2035年,美国65岁及以上的美国人数估计达到7800万(1)。因此,促进较老人群的健康和福祉至关重要。乐观主义被定义为一种普遍的期望,即好事将发生(即倾向的乐观主义)(2),或者是关于个人如何解释个人如何解释好事件的原因(例如,不良事件的解释是由于外部,瞬态和特定原因所致;即探索性乐观; 3)(3)(3),已被确定为一种正面健康状况。越来越多的证据表明,更高乐观的关联与衰老相关的慢性心肺疾病,神经退行性疾病,全因死亡率和健康衰老的可能性更高(4-6)的关联(4-6),这些发现似乎与心理困扰的影响无关(4)。然而,有限的经验工作考虑了这些关联的分子机制。
DNA甲基化可以在双溶液转化后使用测序仪器检测和测量,但是对于大型真核基因组而言,实验可能很昂贵。测序非表征和映射偏见可以使基因组的一部分具有低覆盖率或没有覆盖范围,从而阻碍了所有细胞固醇获得DNA甲基化水平的能力。为了解决这些局限性,已经提出了几种计算方法,可以预测胞质周围的DNA序列或附近细胞氨酸的甲基化水平的DNA甲基化。然而,大多数这些甲基元素完全集中在Humans和其他哺乳动物中的CG甲基化上。在这项工作中,我们第一次研究了六种植物物种的CG,CHG和CHH环境的胞嘧啶甲基化的问题,要么是从胞嘧啶周围的DNA主要序列或邻近细胞糖苷的甲基化水平来进行。在此框架中,我们还研究了跨物种的预测问题和跨境预测问题(在同一物种中)。最后,我们表明,提供基因和重复注释允许现有的分类器可以逐步提高其预测准确性。我们介绍了一种称为AMP的新分类器(基于注释的甲基化预测),它利用基因组注释来实现更高的精度。
DNA甲基化是一种可逆的复制后修饰,定义了不同生理过程中的基因表达和功能。降压甲基化在全球DNA修饰中非常普遍,而促进剂过度甲基化通常发生在癌症期间的局部区域,例如在CpG岛形成中,从而使肿瘤性衬过基因的失活永久存在。此外,在生殖细胞脱甲基化后,CpG岛在胚胎发育过程中经历了二甲基化。被广泛接受的是,基因启动子,特别是必需肿瘤基因的基因在健康组织中保持不甲基化,并在癌组织中大大甲基化1。因此,再甲基化后DNA的不当甲基化会导致多种疾病,包括进行性炎症性疾病,癌前病变和癌症。异常的DNA甲基化通常在癌症中发现,被认为是恶性进展的重要指标。在血液系统的恶性肿瘤中,通常也检测到这种现象,包括白血病,淋巴结瘤和多发性骨髓瘤,它们表现为整个基因组和异常高甲基化
阿尔茨海默氏病(AD)是痴呆症的最常见形式,具有复杂的发病机理。近年来,由于人口增加,AD患者的数量有所增加,而出现了年轻年龄的趋势,对社会和家庭造成了重大负担,并引起了广泛的关注。DNA甲基化已被揭示出在AD发作和进展中起重要作用。DNA甲基化是调节基因表达的关键机制,并且这种机械性的改变基因表达失调并破坏了重要的途径,包括氧化应激反应,炎症反应和蛋白质降解过程,疾病导致蛋白质降解过程。研究表明,AD患者的DNA甲基化在外围血液和脑组织中的广泛变化,影响了多个信号通路,并严重影响神经元细胞和突触功能。本综述总结了DNA甲基化在AD发病机理中的作用,旨在为其早期预防和治疗提供理论基础。