个人表观基因组会随时间改变 这些变化可能影响人体晚发疾病的情况
近日,美国约翰斯·霍普金斯大学的科学家报告,基因组中的DNA表观遗传学标记会随着时间推移而改变,从而影响晚发疾病的发生(JAMA 2008, 299:2877)。这个结果将能一定程度上解释,为什么老年人的疾病易感性更高。
·表观遗传学标记与疾病
·表观遗传学标记随年龄改变
·这些改变影响疾病发生
表观遗传学标记
表观遗传学标记(epigenetic marks)指在DNA序列之外的DNA修饰分子或蛋白,可以通过细胞分裂代代相传。这些标记包括DNA甲基化、胞嘧啶的共价修饰、影响核小体(DNA发生螺旋场所)的组蛋白修饰,以及组蛋白折叠等。
表观遗传学(epigenetics)通过上述修饰影响遗传基因的表达,因此即使不同组织、器官共享同样的DNA序列,也往往具有不同的表观遗传学标记。
, 百拇医药
因为表观遗传学可以在人类生长发育过程中调控基因表达,因此即使具有相同DNA序列的细胞也可以有不同的“行为”——分化成不同的组织、功能各异的细胞等。研究证实,表观遗传学与人类许多疾病的发生有关。癌症、免疫系统疾病、慢性病(例如糖尿病、双相情感障碍、自闭症等,以及与年龄增长相关的压力应对问题等)都与表观遗传学缺陷有关。表观遗传学因素是否受到外界因素的影响而改变?来自美国的研究者们探索了相关问题。
DNA甲基化量随时间改变
美国约翰斯·霍普金斯大学的Bjornsson等分别在1991年和2002-2005年之间2次测量111个冰岛参试者中每个样本基因组DNA甲基化总量,并比较了同一个人前、后两次测量的结果。研究人员随后又招募了美国犹他州的126名参试者(一组基于家庭的队列),分别在1982-1985年间和1997-2005年间两次检测其DNA甲基化情况。
结果发现,在大约11年的时间中,冰岛队列中大约1/3个体的甲基化量发生了超过10%的变化(P<0.001)。人群的甲基化总量基本不变,但是单个个体的甲基化从丢失0.30到增加0.26不等(图1)。犹他队列的研究也得出了相似的结果,家庭之间的甲基化量变化也有显著差异(P=0.003)。研究人员还发现,来自同一家庭的成员往往发生相似的变化。即来自同一家庭的成员,其甲基化量随着时间变化要么都减少,要么都增加(图2)。
, http://www.100md.com
表观遗传学改变影响疾病发生?
研究者认为,这些数据表明,随着年龄增长,正常的表观遗传学特征可能逐渐丢失,基因表达改变,可能引起组织、器官的功能变化,从而导致一些常见疾病的产生。这些变化多发生在免疫系统,随着年龄增长,淋巴细胞发生变化,从而导致癌症等疾病更容易发生。此外,表观遗传学特征的变化呈现家族性,也体现了基因与外界环境的相互作用。暴露于相似环境的个体,其基因表达往往发生类似的变化。这与“叶酸代谢通路受环境因素影响”呼应,也能够在一定程度上解释结直肠癌发病的家族聚集性。已有研究证实,DNA甲基化增加与减少都可能导致疾病的发生。该研究中,DNA甲基化增加与减少的情况以相似的几率出现,究竟对疾病的发生或进展有怎样的作用还无法判断,这需要进一步研究。
美国阿拉巴马大学的Sweatt表示,该研究结果有力证明了,表观遗传学因素受到外界环境因素的影响。随着时间变化,这些与外界相通的因素随时调整着人体内的状态,从而影响着人类的疾病、衰老、寿命等。
, http://www.100md.com
冰岛大学的Gudnason教授认为,不适当的甲基化可能“关闭”某个具有重要功能的基因,也可能“打开”某个致疾病的基因。甲基化的水平因人而异,因此研究单个个体DNA甲基化随时间而变化的结果,对于探索甲基化与疾病的关系更加有说服力。
■ 相关链接
人类表观基因组计划(HEP)于2003年正式开始,由人类表观基因组协会(Human Epigenome Consortium)成员,即英国、法国和德国的大型研究所主持开展。该项目主要研究人类基因组中DNA甲基化的类型和意义。DNA甲基化是基因组中唯一一个受到外界因素影响的参数,因此它可能是联系遗传、疾病和环境的纽带,基因组甲基化程度不同可能意味着组织类型的分别和疾病状态等。该计划将测绘人类基因组中的甲基化可变位点(MVP),希望能为研究人类疾病的病因和诊断研究提供参考。
DNA甲基化量随时间变化
图1显示冰岛人群研究结果,表明单个个体的DNA甲基化量随时间有的增加有的减少;图2显示犹他队列研究结果,表明甲基化的增加或减少呈现家族聚集性。, 百拇医药
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·表观遗传学标记随年龄改变
·这些改变影响疾病发生
表观遗传学标记
表观遗传学标记(epigenetic marks)指在DNA序列之外的DNA修饰分子或蛋白,可以通过细胞分裂代代相传。这些标记包括DNA甲基化、胞嘧啶的共价修饰、影响核小体(DNA发生螺旋场所)的组蛋白修饰,以及组蛋白折叠等。
表观遗传学(epigenetics)通过上述修饰影响遗传基因的表达,因此即使不同组织、器官共享同样的DNA序列,也往往具有不同的表观遗传学标记。
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因为表观遗传学可以在人类生长发育过程中调控基因表达,因此即使具有相同DNA序列的细胞也可以有不同的“行为”——分化成不同的组织、功能各异的细胞等。研究证实,表观遗传学与人类许多疾病的发生有关。癌症、免疫系统疾病、慢性病(例如糖尿病、双相情感障碍、自闭症等,以及与年龄增长相关的压力应对问题等)都与表观遗传学缺陷有关。表观遗传学因素是否受到外界因素的影响而改变?来自美国的研究者们探索了相关问题。
DNA甲基化量随时间改变
美国约翰斯·霍普金斯大学的Bjornsson等分别在1991年和2002-2005年之间2次测量111个冰岛参试者中每个样本基因组DNA甲基化总量,并比较了同一个人前、后两次测量的结果。研究人员随后又招募了美国犹他州的126名参试者(一组基于家庭的队列),分别在1982-1985年间和1997-2005年间两次检测其DNA甲基化情况。
结果发现,在大约11年的时间中,冰岛队列中大约1/3个体的甲基化量发生了超过10%的变化(P<0.001)。人群的甲基化总量基本不变,但是单个个体的甲基化从丢失0.30到增加0.26不等(图1)。犹他队列的研究也得出了相似的结果,家庭之间的甲基化量变化也有显著差异(P=0.003)。研究人员还发现,来自同一家庭的成员往往发生相似的变化。即来自同一家庭的成员,其甲基化量随着时间变化要么都减少,要么都增加(图2)。
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表观遗传学改变影响疾病发生?
研究者认为,这些数据表明,随着年龄增长,正常的表观遗传学特征可能逐渐丢失,基因表达改变,可能引起组织、器官的功能变化,从而导致一些常见疾病的产生。这些变化多发生在免疫系统,随着年龄增长,淋巴细胞发生变化,从而导致癌症等疾病更容易发生。此外,表观遗传学特征的变化呈现家族性,也体现了基因与外界环境的相互作用。暴露于相似环境的个体,其基因表达往往发生类似的变化。这与“叶酸代谢通路受环境因素影响”呼应,也能够在一定程度上解释结直肠癌发病的家族聚集性。已有研究证实,DNA甲基化增加与减少都可能导致疾病的发生。该研究中,DNA甲基化增加与减少的情况以相似的几率出现,究竟对疾病的发生或进展有怎样的作用还无法判断,这需要进一步研究。
美国阿拉巴马大学的Sweatt表示,该研究结果有力证明了,表观遗传学因素受到外界环境因素的影响。随着时间变化,这些与外界相通的因素随时调整着人体内的状态,从而影响着人类的疾病、衰老、寿命等。
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冰岛大学的Gudnason教授认为,不适当的甲基化可能“关闭”某个具有重要功能的基因,也可能“打开”某个致疾病的基因。甲基化的水平因人而异,因此研究单个个体DNA甲基化随时间而变化的结果,对于探索甲基化与疾病的关系更加有说服力。
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人类表观基因组计划(HEP)于2003年正式开始,由人类表观基因组协会(Human Epigenome Consortium)成员,即英国、法国和德国的大型研究所主持开展。该项目主要研究人类基因组中DNA甲基化的类型和意义。DNA甲基化是基因组中唯一一个受到外界因素影响的参数,因此它可能是联系遗传、疾病和环境的纽带,基因组甲基化程度不同可能意味着组织类型的分别和疾病状态等。该计划将测绘人类基因组中的甲基化可变位点(MVP),希望能为研究人类疾病的病因和诊断研究提供参考。
DNA甲基化量随时间变化
图1显示冰岛人群研究结果,表明单个个体的DNA甲基化量随时间有的增加有的减少;图2显示犹他队列研究结果,表明甲基化的增加或减少呈现家族聚集性。, 百拇医药