表观遗传衰老与转座子失调反映犬类体型相关寿命压缩
Epigenetic aging and transposon dysregulation reflect size-related lifespan compression in dogs.
Science 发表研究利用 894 只犬的 1640 个甲基组构建表观遗传时钟,证实表观遗传衰老早期最快且能预测死亡率。大型犬和雄性犬表现出加速的分子衰老,性别差异集中在 X 染色体,体型差异显著富集于转座子区域,提示转座子可能介导体型相关的寿命差异。
基于DNA甲基化的表观遗传钟能够跨组织准确估计年龄 [1],而个体间甲基化组的衰老速率并不相同,会受性别和遗传变异的影响 [2];偏离实际年龄的表观遗传年龄可预测死亡等结局,并与促炎和干扰素通路的激活相关 [3]。在小鼠中,缩短寿命的条件会加快这一时钟,侏儒、热量限制和雷帕霉素等延长寿命的干预则能延缓表观遗传衰老 [4];跨物种层面,泛哺乳动物时钟的年龄偏差与死亡风险相关 [5],最大寿命和成年体重也与特定甲基化模块相关 [6]。但这些证据多来自人类、小鼠或物种间比较,同一物种内部体型差异如何转化为分子衰老速率的差异,一直缺乏直接检验。家犬恰好提供了这样的自然实验:其种内寿命变异极为可观,小型犬更长寿也已被反复记录 [8]。
新研究分析了894只犬的1640份甲基化组数据,构建出犬的表观遗传钟,并证明它能预测死亡风险。作者发现表观遗传衰老并非匀速推进,而是在生命早期最快。在人类年龄相关基因的同源基因处,犬的启动子甲基化随年龄的变化与人类方向一致,凸显免疫通路重塑的保守性。更关键的是,寿命较短的大型犬和雄性犬都表现出加速的分子衰老,而两种效应由不同的表观遗传架构介导:性别依赖的甲基化变化集中在X染色体上,体型相关的变化则在转座元件处尤为显著。
由此,这项工作把此前跨物种层面的关联落到了物种内部:与体型绑定的寿命压缩直接体现在表观遗传衰老的速率上。性别相关的变化集中于X染色体,在染色体层面呼应了人类中衰老速率受性别影响的发现 [2];免疫通路的保守重塑,也与人类中促炎通路随表观遗传年龄升高而激活的报道相呼应 [3]。转座元件的异常则提供了一个候选机制,即体型相关的寿命差异可能部分经由TE的甲基化失调来介导。
当然,摘要仅将TE称为“潜在”介导因子,甲基化变化与寿命之间的因果关系仍有待检验;大型犬的加速衰老能否像小鼠中那样被干预延缓 [4] 甚至逆转 [7],以及这一模式是否适用于其他哺乳动物,都还是悬而未决的问题。
- 1.DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing · Nat Rev Genet 2018
- 2.Genome-wide methylation profiles reveal quantitative views of human aging rates · Mol Cell 2013
- 3.An epigenetic biomarker of aging for lifespan and healthspan · Aging (Albany NY) 2018
- 4.Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment · Genome Biol 2017
- 5.Universal DNA methylation age across mammalian tissues · Nat Aging 2023
- 6.DNA methylation networks underlying mammalian traits · Science 2023
- 7.Loss of epigenetic information as a cause of mammalian aging · Cell 2023
- 8.How size and genetic diversity shape lifespan across breeds of purebred dogs · Geroscience 2023
利用犬类寿命差异这一天然实验,研究揭示表观遗传时钟可预测死亡率,并鉴定转座子为体型相关寿命压缩的潜在介导因子。
来源:顶刊论文(社媒热度) · doi.org