作者：Flora發(fā)布日期：2018-04-28
為什么年紀(jì)大了，免疫力會下降？為什么免疫系統(tǒng)的衰老速度會因人而異？為什么相比于遺傳，環(huán)境對于免疫系統(tǒng)的影響程度更大？近期，科學(xué)家們通過分析單個細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)的差異，找到了回答這些問題的新線索。
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來自于斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們完成了這一龐大的工作，分析了大量免疫細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)，相比于年輕人，老年人的免疫細(xì)胞攜帶更多的染色質(zhì)修飾。而且，這些修飾差異主要來源于環(huán)境。
研究團(tuán)隊的關(guān)注點在于組蛋白（與細(xì)胞核內(nèi)DNA緊密結(jié)合的蛋白結(jié)構(gòu)）修飾，是表觀遺傳學(xué)的重要部分，后者在健康、疾病領(lǐng)域有著不容忽視的地位。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在最新一期的《Cell》上。
doi.org/10.1016/j.cell.2018.03.079
1、表觀遺傳學(xué)的影響
蛋白質(zhì)是執(zhí)行細(xì)胞活動的主力。一個細(xì)胞的身份、功能與其表達(dá)的蛋白質(zhì)類型、數(shù)量密切相關(guān)。事實上，體內(nèi)的每一個細(xì)胞都含有相同的DNA，但是皮膚細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞表達(dá)的蛋白質(zhì)卻有著很大的差異，因此，它們各自執(zhí)行的功能不同。通過指定基因表達(dá)與否，DNA序列上的表觀遺傳標(biāo)記很大程度上指引、定義了細(xì)胞的整體行為。
“除去變異或者染色體末端磨損，DNA在衰老的過程中基本保持不變，但是基因的表達(dá)程度卻可能經(jīng)歷著大的變化。”文章通訊作者免疫學(xué)和風(fēng)濕病學(xué)教授Paul J. Utz表示道。
此外，伴隨著細(xì)胞的分裂、衰老等過程，表觀遺傳修飾會不斷變化。其中，免疫系統(tǒng)中大量白細(xì)胞的基因表達(dá)水平會伴隨著衰老而發(fā)生顯著的變化。
考慮到這些，研究團(tuán)隊推測，免疫細(xì)胞發(fā)生與衰老相關(guān)的變化，可能源于組蛋白修飾的變化。他們想知道，不同免疫細(xì)胞類型受表觀遺傳標(biāo)記變化影響的程度，而且這種影響模式在不同人之間或者同一個個體不同細(xì)胞的差異。
2、衰老的免疫細(xì)胞
Paul J. Utz和生物信息學(xué)助理教授Purvesh Khatri、基礎(chǔ)生命科學(xué)研究副研究員Alex Kuo和博士后Francesco Vallania合作，利用質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)（mass cytometry）從單細(xì)胞水平分析了免疫細(xì)胞的染色質(zhì)修飾情況。他們分析了22種不同免疫細(xì)胞內(nèi)40種不同類型的表觀遺傳標(biāo)記，共積累了約217億個數(shù)據(jù)點，并進(jìn)行了專門的數(shù)據(jù)解析。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，許多衰老的免疫細(xì)胞比年輕的免疫細(xì)胞攜帶更多的組蛋白標(biāo)記。此外，相比于年輕人，老年人免疫細(xì)胞之間的組蛋白修飾差異性更大。
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3、變化主要源于環(huán)境
為了評估環(huán)境、遺傳對于組蛋白標(biāo)記模式的影響差異，研究人員從同卵雙胞胎、異卵雙胞胎中獲取血液樣本。其中，同卵雙胞胎擁有相同的DNA序列，分享著共同的宮內(nèi)環(huán)境。雖然異卵雙胞胎DNA有差異，但是宮內(nèi)環(huán)境、成長環(huán)境（一起長大）相同。
結(jié)果顯示，相比于年輕的同卵雙胞胎，年老的同卵雙胞胎之間的組蛋白修飾差異較大。而且這些差異相當(dāng)于兩個完全沒有血緣關(guān)系的人。進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析表明，老年人表現(xiàn)出的表觀遺傳差異主要源于非遺傳因素，包括飲食、睡眠、運動、感染、工作、居住的地方，以及生理、心理壓力等。
參考資料：1）Key differences in young, older people's immune cells attributed to environment
來源：生物探索
