表观遗传过程允许不同的细胞类型从单一基因组中出现。在整个发育过程中,细胞通过以不同方式表达相同的基因组来分化并获得不同的特征。
然而,这个过程的一个鲜为人知的方面是细胞如何随着时间的推移保持其独特的身份。由西班牙国家研究委员会 (IC) 和埃尔切米格尔·埃尔南德斯大学 (UMH) 联合中心神经科学研究所的 Angel Barco 领导的神经元可塑性转录和表观遗传机制实验室领导的一项研究确定,蛋白质 Kdm1a 在保持神经元身份方面发挥着至关重要的作用。
神经元是具有非常特殊的核结构的细胞,因为一旦它们在发育过程中形成,它们就不会再分裂,这就是为什么神经元需要在其整个生命周期中精确地保持其身份。“身份是由做了什么和没做什么来决定的;在表观遗传水平上,这会转化为表达的基因,也会转化为未表达的基因,”Angel Barco 解释道。
这项发表在《自然通讯》杂志上的研究结果表明,删除成年小鼠前脑神经元中的 Kdm1a会触发通常不应在神经元中表达的基因的表达,从而损害神经元的身份。
研究人员证实,在正常老年小鼠中,在失去 Kdm1a 的小鼠中,相同的基因被解除抑制,这表明自然衰老会产生与缺乏 Kdm1a 相同的缺陷,尽管规模较小。他们发现消除这种蛋白质会在表观遗传水平上加速神经元衰老并改变基因转录。
专家们与印第安纳大学衰老和阿尔茨海默病功能表观基因组学实验室负责人何塞·文森特·桑切斯·穆特 (José Vicente Sánchez Mut) 合作,将这些发现与人类数据相关联。他们使用了 50 至 80 岁人群的数据库,发现随着人们年龄的增长,其中一些通常沉默的基因的表达也显着增加。
此外,这项工作表明,Kdm1a 的抑制功能通过染色质结构的调节维持了应该表达的基因和应该沉默的基因之间的分离。
分成“隔室”可以在神经元的整个生命周期中维持秩序,这对于保持其身份至关重要。文章的第一作者 Beatriz del Blanco 说:“我们知道,紊乱会对衰老和智力障碍产生有害影响,因为它模糊了应该表达的内容和不应该表达的内容之间的界限。”