近期科学家们在表观遗传学研究领域取得的新成果！

本文中，小编整理了多篇研究成果，共同解读科学家们在表观遗传学研究领域取得的新成果，分享给大家！

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【1】PNAS：揭示表观遗传学修饰背后的精确分子机制

doi：10.1073/pnas.1912074117

近日，一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中，来自欧洲分子生物学实验室的科学家们通过研究揭示了表观遗传学修饰背后的分子机制，DNA制造RNA进而制造蛋白质是分子生物学中的一项基本原理，基因表达的过程会以多种方式被严格调控，DNA自身会携带一种可逆转的化学修饰过程，即甲基化修饰，其能影响基因的表达。

这项研究中，研究人员首次揭示了DNA甲基化如何通过诱导沉默复合体的组装来指导细胞抑制部分基因组的表达；DNA甲基化是当细胞分裂时能够遗传的唯一一种表观遗传学修饰过程，这就意味着，一旦特殊的DNA序列被甲基化修饰，其就会在有机体的整个生命阶段存在，甲基化就好比是DNA上的一种标记，其能以一种依赖于亲本来源的方式促进某些基因失活，此外，DNA的甲基化还能作为一种细胞防御机制，其能防止寄生虫的DNA片段在基因组中移动并威胁其完整性，这种修饰就能指导细胞抑制这些所谓的转座子的功能。

尽管进行了很多年的研究，但目前研究人员并不清楚DNA甲基化抑制基因表达背后的精确分子机制，这项研究中，研究人员发现，蛋白质TRIM28或许是抑制甲基化基因所需要的，同时其也是此前研究人员并未发现与DNA甲基化有关联的一种沉默因子，然而，TRIM28并不会直接与DNA相互作用，这就意味着，其它蛋白质或许参与到了上述过程中去。

【2】Mol Cell：父亲的饮食或会影响精子的表观遗传修饰 进而影响后代机体健康

doi：10.1016/j.molcel.2020.02.028

当父母摄入低蛋白或高脂肪饮食时，就可能会导致其成年子女机体发生代谢紊乱，近日，一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中，来自日本理化研究所的科学家们通过对小鼠进行研究揭开了隐藏在这种现象背后的关键“选手”和分子事件。健康和疾病的发生起源是一门思想学派，其重点关注的是，当儿童成年后，诸如压力和饮食等父母源性因素如何影响后代疾病的发生。

有实验证据表明，影响父母的环境因素会在重塑后代整个生命周期中的健康上扮演着关键角色，特别是，父母源性低蛋白饮食就被认为与后代代谢性疾病的发生直接相关，比如糖尿病。这种现象被认为是通过表观遗传学来进行调节的，表观遗传学修饰是一种可遗传的改变，即开启和关闭基因的表达，但并不会实际影响个体机体的DNA，然而直到现在，研究人员依然并不清楚背后的分子细节。

【3】Nat Commun：DNA的表观遗传学修饰竟会促进乳腺癌对激素疗法产生耐受性

doi：10.1038/s41467-019-14098-x

对激素疗法产生耐受性的乳腺癌细胞中的DNA常常会发生表观遗传学的改变，激素疗法是一种治疗ER+乳腺癌的有效疗法，而ER+乳腺癌在所有诊断的乳腺癌患者中占到了70%的比例；逆转这些表观遗传学改变或许有望帮助降低乳腺癌患者的复发率。

近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自悉尼加文医学研究所等机构的科学家们通过研究发现，对激素疗法耐受的ER+乳腺癌细胞中DNA的3-D结构或许发生了“重新布线”（rewired），其能够改变基因的激活和失活。研究者Clark教授表示，这项研究中我们首次揭示了一种关键的3-D DNA相互作用，其与乳腺癌是否对激素疗法敏感有关，阐明其中的过程或能帮助揭示ER+癌症躲避激素疗法的分子机制，并有望帮助开发新型乳腺癌疗法。

雌激素或许会无意中促进癌症的进展，当雌激素“停靠”到细胞中时就会诱发ER+乳腺癌生长，阻断雌激素的激素疗法能够成功阻断癌症生长并减少复发率，然而随着时间延续，很多乳腺癌仍然会对该疗法产生耐药性。疗法耐受是癌症患者面临的一个主要的健康问题，其会导致三分之一接受激素疗法的ER+乳腺癌患者在15年内出现疾病复发。

【4】Nat Commun：“窝沙发，吃薯条”的原因已找到——表观遗传学修饰竟会让人“变懒”！

doi：10.1038/s41467-019-13339-3

为什么有些人喜欢运动而另一些人讨厌运动呢？大多数人会认为这全是由于遗传所致，但是贝勒医学院的一项基于小鼠的新研究首次表明不同的分子水平的调节（表观遗传学）在确定人与生俱来的运动能力中起着关键作用。表观遗传学是指确定在不同细胞类型中打开或关闭哪些基因的分子机制。由于表观遗传机制在本质上比遗传机制更具延展性，因此研究结果提出了一种潜在的“基因编程”方式来帮助人们享受更多的体育锻炼。

如今刊登在Nature Communications杂志上的一篇研究报告中，贝勒医学院的研究人员和同事报告了的一种通过表观遗传学修饰产生“沙发马铃薯”性状的转基因小鼠。他们发现，在大脑下丘脑的一部分神经元中，DNA甲基化的变化对小鼠的自愿运动的水平有重大影响。在过去的几年中，研究人员研究了各种鼠标模型，以了解摄入的卡路里与消耗掉的卡路里之间的平衡。众所周知，长时间的正能量平衡会导致肥胖。值得注意的是，无论早期的环境影响如何，对能量平衡的长期影响总是归因于身体活动的持续变化，而不是食物摄入。

【5】Leukemia：新发现！白血病细胞或会通过表观遗传学改变转分化为非癌变细胞！

doi：10.1038/s41375-019-0643-1

日前，一项刊登在国际杂志Leukemia上的研究报告中，来自Josep Carreras白血病研究所等机构的科学家们通过研究发现，白血病细胞或能通过表观遗传学改变转化称为非癌变细胞。

我们机体的所有组织都携带相同的DNA，但其却会发挥不同的功能，比如，淋巴细胞和神经元就拥有相同的遗传物质，但其却履行着不同的任务，而且其在显微镜下的样子也是完全不同的，那么什么给予了细胞的身份和特异性呢？那就是表观遗传学，即控制基因表达的化学修饰，几十年来，科学家们一直认为肿瘤细胞的外表（表型）与最初的正常细胞的外表并不一样，而且最近研究人员还发现，在癌症中会出现一种不同寻常的现象，即一种细胞可能会转变成为另外一种类型的细胞。

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【6】Nature创刊150周年—表观遗传学进展将遗传学、环境与疾病联系了起来！

doi：10.1038/s41586-019-1411-0

21世纪，表观遗传学的研究得到了快速发展，同时其产生了让研究人员感兴趣和憧憬的东西，当然了，这其中也存在一些大肆宣传的成分，本文中，我们回顾了表观遗传学在过去几十年里是如何演变的，同时分析了近年来改变科学家们对生物学理解的一些研究进展；我们讨论了表观遗传学和DNA序列改变之间的相互作用，以及表观遗传学对细胞记忆和可塑性的影响，同时我们还考虑了环境以及代际和跨代表观遗传学对生物学、疾病和进化的影响。最终，我们提出了一些对人类健康有意义的表观遗传学研究新领域。

长期以来，生物学家一直在试图理解受精卵是如何形成由数百种特殊细胞类型组成的有机体的，每一种类型的细胞都会表达一组特定的基因，而细胞的身份如今被认为是特殊基因组合表达所产生的结果；表达模式必须被建立和维持，即两种不同但存在联系的过程，原始细胞的多能性及细胞类型的建立在很大程度上依赖于数百种转录因子的协同作用，这些转录因子能与特定DNA序列相结合来激活或抑制细胞谱系基因的转录。这一建立阶段通常与Conrad Waddington对表观遗传学的第一个定义最为接近，即研究在发育背景下基因型产生表型的机制；而维持阶段通常涉及大量非DNA序列特异性染色质辅因子，其能通过细胞分裂并在长时间内建立和维持染色质的状态，当然，有时候会缺少初始转录因子。这一阶段更类似于研究者Nanney对表观遗传学的定义，而研究者Riggs和Holliday随后对其进行了详细阐述，研究者Bird等人则对其进行了进一步修改，即认为在DNA序列并未发生改变的情况下可替换染色质的状态是可以进行遗传的。

【7】Nature： 饮酒会导致大脑记忆中心的表观遗传变化

doi：10.1038/s41586-019-1700-7

近日，美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员在Nature上发表了题为“Alcohol metabolism contributes to brain histone acetylation”的文章，发现酒精代谢产物对大脑组蛋白的乙酰化作用，为治疗酒精滥用及预防胎儿酒精综合症提供了新的方法和策略。

许多研究表明，表观遗传调控取决于代谢状态，并涉及特定的代谢因子。在神经元中，组蛋白的乙酰化依赖于代谢物乙酰辅酶A，它是由染色质结合的乙酰辅酶A合成酶2（Acetyl-CoA synthetase 2，ACSS2）催化乙酸盐产生的。值得注意的是，肝脏分解酒精导致血液中乙酸盐含量迅速增加，因此酒精是人体乙酸盐的主要来源。所以，神经元中的组蛋白乙酰化可能受到源自酒精的乙酸盐的影响。

【8】Sci Adv：鉴别出与阿尔兹海默病发病相关的表观遗传学标记

doi：10.1126/sciadv.aaw2880

近日，一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告中，来自布莱根妇女医院、中国复旦大学医学院等机构的科学家们通过研究发现了与阿尔兹海默病相关的表观遗传学标志物，同时研究者还描述了阿尔兹海默病患者非阿尔兹海默病患者机体皮肤培养物的甲基化状况及他们的研究发现。

尽管经过了多年的努力和无数资金的投入，如今科学家们仍然无法治愈阿尔兹海默病，阿尔兹海默病是一种最常见的老年痴呆症，但目前科学家们对该病已经有了更为深入的理解；此前研究结果表明，阿尔兹海默病并不是一种可遗传的疾病，但研究人员推测，表观遗传学机制或许在其中扮演着非常关键的角色，为了阐明这种情况是否属实，研究人员重点对DNA甲基化进行了相关研究，DNA甲基化就是将一个甲基化基团添加到DNA核苷酸上，这种改变并不会改变DNA自身，但却会改变基因的表达。

【9】Clin Epigenet：特殊表观遗传标志物有望揭示多种癌症的进展及转移机制

doi：10.1186/s13148-019-0710-5

近日，一项刊登在国际杂志Clinical Epigenetics上题为“Characterisation of DNA methylation changes in EBF3 and TBC1D16 associated with tumor progression and metastasis in multiple cancer types”的研究报告中，来自奥塔哥大学的科学家们通过研究鉴别出了多种癌细胞生物标志物，其或能帮助临床医生鉴别出哪些癌细胞更易于扩散到机体其它部位。

本文研究结果或能给予临床医生和患者提供更多清晰的思路，来阐明癌细胞的扩散机制以及后期如何使用有效的疗法进行不同类型癌症的治疗。研究者Euan Rodger说道，对癌症扩散速度进行早期检测或能帮助明显改善癌症患者的治疗预后。

【10】Aging：雷帕霉素可以延缓表观遗传学衰老

doi：10.18632/aging.101976

停止甚至延缓衰老过程是一个吸引人的概念，几千年来一直吸引着人类的想象力。但是即使有可能使我们的身体恢复活力或延缓衰老过程，我们如何衡量这一点呢？正如我们所知，年龄显然是一个不恰当的测量，因为它完全是基于时间的流逝，而不考虑我们身体的生物变化。2013年，加州大学洛杉矶分校(UCLA)的Steve Horvath描述了DNA上的化学修饰(称为甲基化)随着年龄的增长而发生变化的惊人数学精度。利用这些甲基化图谱，他推导出了一种高度精确的年龄预测算法，它本质上是一种与时间无关的测量，以生物学为基础测量年龄。

2018年，Horvath与英国公共卫生部门的Ken Raj合作开发了一种改进算法，名为皮肤和血液时钟(Skin and Blood Clock)，既适用于体外培养的细胞，也适用于体内培养的细胞。利用这个表观遗传时钟，Raj和Horvath现在证明了雷帕霉素具有延缓衰老的作用，不仅适用于许多动物物种，也适用于人类细胞。诚然，这是发生在人类细胞而不是身体上的过程，但这一发现与一个独立的观察结果一致，即编码雷帕霉素部分靶点的MLST8基因变异与人类表观遗传衰老速度加快有关。利用培养细胞在实验台上进行的观察和与人类组织的全基因组关联研究之间结果的协调一致，突显了该系统的保真度，该系统已在人类身上得到了推导和验证，用于测试化合物对人类衰老的影响。同样重要的是，雷帕霉素已被充分证明可以防止被抑制的细胞衰老--这一过程被称为gero-conversion， Raj和Horvath此前已证明，该过程与表观遗传衰老不同。（生物谷Bioon.com）

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