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PNAS:新生儿和百岁以上老人的遗传差异

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来源:EurekAlert! 2012-06-12 10:41

近日,国际著名杂志PNAS上的一篇研究报告中,科研人员发现了所谓的“表观基因组”——即一股DNA上的微小化学修饰的集合——可以把新生儿的DNA和老年人的DNA区分开来。 Manel Esteller及其同事比较了一名103岁老年男子和一名新生男婴的的DNA样本,检索了遗传修饰模式的能说明问题的差异。

近日,国际著名杂志PNAS上的一篇研究报告中,科研人员发现了所谓的“表观基因组”——即一股DNA上的微小化学修饰的集合——可以把新生儿的DNA和老年人的DNA区分开来。

Manel Esteller及其同事比较了一名103岁老年男子和一名新生男婴的的DNA样本,检索了遗传修饰模式的能说明问题的差异。在每个例子中,这组科研人员发现了1600多万个位置,DNA在这里通过一个称为甲基化的过程而被修饰,甲基化阻碍了基因转录。但是新生儿DNA的全部可能的位置有大约80%被甲基化了,而百岁以上老人的DNA只有73%的位置被甲基化。

在总体上,百岁老人的DNA的甲基化区域比新生儿少50万个,这提示百岁老人存在不适当的基因转录模式。这组作者把他们的分析延伸以纳入更大的一群新生儿和90到99岁的老人的DNA,结果发现了90到99岁老人的DNA甲基化出现了类似的减少。此外,来自中年人的DNA表明了甲基化水平下降到介于这两个极端年龄之间的水平。这组作者说,这些结果支持了一个衰老模型,即表观基因组的小变化——诸如DNA的甲基化状态——可以随着时间推移而积累,并且导致基因表达和细胞功能的更广泛的变化。(生物谷Bioon.com)

Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians

Holger Heyna,1, Ning Lib,c,1, Humberto J. Ferreiraa,d, Sebastian Morana, David G. Pisanoe, Antonio Gomeza, Javier Dieza, Jose V. Sanchez-Muta, Fernando Setiena, F. Javier Carmonaa, Annibale A. Pucaf,g, Sergi Sayolsa, Miguel A. Pujanah, Jordi Serra-Musachh, Isabel Iglesias-Platasi, Francesc Formigaj, Agustin F. Fernandezk, Mario F. Fragak,l, Simon C. Heathm, Alfonso Valenciae, Ivo G. Gutm, Jun Wangn,o,2, and Manel Estellera,p,q,2

Human aging cannot be fully understood in terms of the constrained genetic setting. Epigenetic drift is an alternative means of explaining age-associated alterations. To address this issue, we performed whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) of newborn and centenarian genomes. The centenarian DNA had a lower DNA methylation content and a reduced correlation in the methylation status of neighboring cytosine—phosphate—guanine (CpGs) throughout the genome in comparison with the more homogeneously methylated newborn DNA. The more hypomethylated CpGs observed in the centenarian DNA compared with the neonate covered all genomic compartments, such as promoters, exonic, intronic, and intergenic regions. For regulatory regions, the most hypomethylated sequences in the centenarian DNA were present mainly at CpG-poor promoters and in tissue-specific genes, whereas a greater level of DNA methylation was observed in CpG island promoters. We extended the study to a larger cohort of newborn and nonagenarian samples using a 450,000 CpG-site DNA methylation microarray that reinforced the observation of more hypomethylated DNA sequences in the advanced age group. WGBS and 450,000 analyses of middle-age individuals demonstrated DNA methylomes in the crossroad between the newborn and the nonagenarian/centenarian groups. Our study constitutes a unique DNA methylation analysis of the extreme points of human life at a single-nucleotide resolution level.

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