组蛋白去甲基酶UTX-1调控衰老的机制研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:muhaiyu
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组蛋白修饰是重要的基因表达调控方式,在发育和衰老过程中,组蛋白修饰可能发挥了重要作用,但目前这方面的研究还很少。本研究发现组蛋白H3K27me2/3去甲基酶UTX-1/UTX对衰老起到了重要的调控作用。   在秀丽线虫中,野生型线虫utx-1RNAi敲降后寿命延长,并伴随抗逆境胁迫能力的增强;这种寿命延长和抗性提高的表型可以被胰岛素样信号通路(IGF1/Insulin-likeSignalingpathway,IIS)的突变体阻断。utx-1RNAi敲降后提高了机体内胰岛素样信号通路的一部分受体和激酶基因的H3K27me3抑制性标记修饰状态,降低了基因表达量,并最终促进了控制寿命的重要转录因子DAF-16的核定位,提高了DAF-16功能。遗传学分析表明utx-1对衰老的调控依赖于IIS信号通路。UTX-1的组织表达谱与胰岛素样信号受体DAF-2有部分重合。在glp-1(e2141)和rrf-1(ok589)突变体中的utx-1RNAi寿命分析得知,UTX-1的作用不依赖于完整的生殖腺,而依赖于体细胞。utx-1是纯合致死基因,其杂合体同样寿命延长,抗逆性提高。   体内和体外实验表明线虫UTX-1是组蛋白H3K27me3去甲基酶,敲降后线虫H3K27me3整体水平升高。utx-1基因表达水平随衰老程度增加而增加,呈显著的年龄相关性。daf-2也有类似的表达模式,并且其启动子区H3K27me3修饰水平随年龄增加而降低,utx-1RNAi后,daf-2基因区H3K27me3修饰水平升高,提示daf-2可能是UTX-1调控衰老过程的重要靶基因,并初步推测了其作用方式在哺乳动物细胞中的保守性。   通过基因敲降重新建立组蛋白修饰模式而延缓衰老促进长寿,揭示了细胞的重编程在抑制衰老过程中的重要作用。本研究首次发现了一个依赖于IIS信号通路,通过体细胞而非生殖细胞发挥衰老调控功能的组蛋白去甲基酶及其作用机制,丰富了衰老的基础理论研究,加深了对表观遗传学功能的认识,并为开发新的抗衰老药物打下了基础。
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