5月13日，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所研究員孫宇課題組經(jīng)合作研究在Nature Aging上，在線發(fā)表題為KDM4 Orchestrates Epigenomic Remodeling of Senescent Cells and Potentiates the Senescence-Associated Secretory Phenotype的研究論文。該研究綜合運(yùn)用有限酶解和同位素標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)、染色質(zhì)可及性測(cè)序（ATAC-seq）和染色質(zhì)免疫共沉淀測(cè)序（ChIP-seq）等表觀遺傳學(xué)高通量技術(shù)，揭示了衰老細(xì)胞組蛋白表觀遺傳修飾的普遍特征、染色質(zhì)空間開(kāi)放的變化規(guī)律和KDM4等表觀分子的重要作用及其在人類衰老過(guò)程中的靶向價(jià)值。

研究人員首先通過(guò)全蛋白質(zhì)組學(xué)研究手段全景式，分析并發(fā)現(xiàn)了人類衰老細(xì)胞有大約700多個(gè)胞漿與核內(nèi)蛋白發(fā)生了表達(dá)水平或翻譯后修飾等深刻變化，其中有400多個(gè)是可量化的。在87個(gè)顯著上調(diào)和29個(gè)顯著下調(diào)的蛋白中，尤其值得關(guān)注的是H3K27和H3K36這兩個(gè)位點(diǎn)三甲基化和二甲基化水平的同步降低。由于組蛋白翻譯后修飾可改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，并與衰老細(xì)胞相關(guān)表型的表觀遺傳調(diào)控有關(guān)，研究人員隨后重點(diǎn)解析了組蛋白H3位點(diǎn)發(fā)生系統(tǒng)性或一致性改變的可能性，并闡述了它們是否與細(xì)胞在衰老階段的特殊表型之間存在潛在、深層乃至至今未知的因果關(guān)系。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，KDM4家族在細(xì)胞衰老過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)上調(diào)態(tài)勢(shì)，其中，A和B兩個(gè)分子最具顯著性。在大量臨床腫瘤患者樣本中，上調(diào)KDM4A/B和下調(diào)H3K9/H3K36甲基化（me2/me3）與療后階段患者的生存率呈顯著負(fù)相關(guān)。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組繪制的染色質(zhì)可及性圖譜和通過(guò)全基因組數(shù)據(jù)繪制的表達(dá)圖譜，系統(tǒng)展示了染色質(zhì)開(kāi)放度的全局性變化和轉(zhuǎn)錄組景觀式時(shí)空重編程的特有規(guī)律，而這些都是與衰老相關(guān)分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP）發(fā)生發(fā)展緊密相關(guān)的事件。

在衰老領(lǐng)域，該研究首次揭示了人類細(xì)胞在衰老過(guò)程中出現(xiàn)的組蛋白H3位點(diǎn)表觀修飾的生物學(xué)意義，產(chǎn)生了衰老細(xì)胞的高精度染色體空間可及性圖譜資源；利用涵蓋3D基因組的表觀多組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了衰老細(xì)胞特異性的去甲基化酶表達(dá)規(guī)律和多套SASP相關(guān)轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，為闡明衰老伴隨的表觀因子動(dòng)態(tài)變化和作用機(jī)制提供了新思路、新視野和新證據(jù)。期刊同期配發(fā)了專題評(píng)論（news & Views），重點(diǎn)闡述了核心數(shù)據(jù)為將來(lái)衰老生物學(xué)和老年醫(yī)學(xué)的縱深推進(jìn)提供的關(guān)鍵線索。

營(yíng)養(yǎng)與健康所博士張博逸為論文第一作者，孫宇和濱州醫(yī)學(xué)院教授付強(qiáng)為論文的共同通訊作者。研究工作得到中科院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、科學(xué)技術(shù)部和上海市科委等科研基金的資助。

論文鏈接

KDM4介導(dǎo)的表觀修飾在衰老細(xì)胞中引起全基因組3D空間變化和染色質(zhì)拓?fù)渲厮茏罱K造成SASP持續(xù)性高度表達(dá)

來(lái)源：上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所