科學家經常使用“表觀遺傳鐘”來測量生物衰老，但是使這些時鐘的滴答尚未完全理解。現在，科學家發現了一個線索：隨著年齡的增長，時鐘與在DNA中出現的隨機突變同步。
眾所周知，在人類的壽命上，突變積聚在細胞的DNA中。當細胞複製或暴露於侮辱（例如輻射和感染）時，就會發生這種情況。另外，隨著年齡的增長，修復DNA損傷的機制也無法正常工作。隨著人們的年齡和突變的增長，免疫問題的機率，神經變性和癌症的機率也急劇上升。
但是DNA突變並不能說明衰老的全部故事。
在“ DNA之上”也發生了分子變化。這些變化被稱為“表觀遺傳”變化，並不能直接改變DNA的基礎代碼。相反，他們打開或關閉基因或向上或下調音量。研究表明，隨著年齡的增長，表觀遺傳標記的模式在可預測的方式上變化，表觀遺傳時鐘通過跟踪這些模式，然後估計給定人或組織的“生物年齡”。
這項新研究於1月13日發表在雜誌上自然衰老，以新的方式將這些遺傳和表觀遺傳學變化聯繫在一起。
“這是一項重要的研究。”傑西·波加尼克（Jesse Poganik），布里格姆和婦女醫院的研究人員以及哈佛醫學院的醫學教練沒有參與研究。
他告訴Live Science：“人們非常正確地批評了所謂的表觀遺傳鐘的本質。”關於驅動我們看到的表觀遺傳變化以及變化本身是否實際上衰老還是僅僅反映它的是有很多問題 - 就像皺紋是皮膚老化的標誌，而不是原因。
Poganik說：“對正在起作用的基本機制的任何進一步了解都將最終幫助我們推進該領域。”
一系列變化
這項新研究始於高級研究合著者史蒂文·卡明斯博士，加州大學舊金山（UC）的舊金山協調中心執行主任，舊金山，理論上認為基因突變可能與表觀遺傳鐘所測量的變化直接相關。最終，“這就是我們發現的，”卡明斯說。
他告訴Live Science：“兩者非常相關。”
為了解釋該理論背後的推理，讓我們解開一些化學反應。
大多數表觀遺傳時鐘的一種常見表觀遺傳學模式稱為DNA甲基化。它涉及稱為甲基的分子，這些分子鎖定在DNA代碼中的四個字母之一。這主要發生在C坐在鳥嘌呤（G）旁邊的DNA分子中，稱為CpG位點。但是，如果存在突變並且C或G變化，則該位點不再是CpG，因此甲基化的可能性要小得多。
高級研究合著者說：“這是突變可能導致甲基化變化的一種方式 - 甲基化的損失。”Trey Ideker，加州大學聖地亞哥分校醫學院和雅各布斯工程學院的教授。
艾德克補充說：“事實證明，情況實際上可能是正確的。”甲基化反過來會影響DNA突變出現的地方。如果甲基連接在C的特定部分，則可以激發A破壞C穩定的化學反應伊德克解釋說，，使其更有可能在以後進行突變。
鑑於突變和甲基化之間的推動和拉動，團隊想知道他們是否可以將這些相互依存的過程與衰老聯繫起來。
為此，主要研究作者Zane Koch，聖地亞哥分校的生物信息學博士生，研究了兩個現有數據庫：癌症基因組地圖集和整個基因組的泛癌分析。從其中，團隊從9,330多名癌症患者中獲取突變和甲基化數據。大多數數據來自腫瘤活檢，但其中一部分患者也有從正常的非癌組織中採集的樣本。 Ideker指出，很難找到具有遺傳和表觀遺傳數據的相對大數據集。
研究人員發現，突變的CpG位點的甲基化確實比未經未成熟的CpG位點具有少量。此外，相比之下，這些突變似乎與更廣泛的連鎖反應相吻合：完整的CPG位點“顯著高甲基化”。這些連鎖反應可以觀察到突變的每一側最多10,000個字母。
艾德克說：“這就像甲基化變化的爆炸發生了變化。” “我們只知道存在這種非常清晰的關係。”
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看到這種關係，團隊分別基於這些遺傳和表觀遺傳變化的模式建立了時鐘。兩個時鐘都對年齡做出了類似的預測。簡而言之，兩個時鐘似乎是同步的。
這可以告訴我們關於衰老的知識嗎？遺傳和表觀遺傳變化可能都是在其他一些過程的下游發生的，這些過程實際上是衰老的真實，根本的驅動力。但是，卡明斯有利於一個不同的理論：DNA突變驅動衰老，而表觀遺傳學僅反映了這一過程。
如果是這樣的話，扭轉或失速老化的科學家面臨挑戰。卡明斯說：“他們將不得不弄清楚它是如何扭轉基本的軀體突變的。”
需要進行更多的研究，以充分解釋研究的發現及其與衰老的關係。 Poganik說，對於初學者來說，當前的研究僅研究了癌症患者的組織，因此需要在沒有疾病的個體中復制這些發現。此外，在一個時間點採集了每個人的組織樣本，因此團隊無法直接觀察隨著年齡的增長而發生的變化。
艾德克（Ideker）建議，在將來的實驗室實驗中，科學家可以觸發細胞中的突變，然後監測發生的任何表觀遺傳變化。 Poganik說，隨著時間的流逝，人類的長期研究也可以使人感覺到首先發生的現象，或者這是否確實是兩者之間的持續相互作用。
這些未來的研究共同闡明了使表觀遺傳鐘的滴答作用，更廣泛地是什麼使我們變老了。
Poganik說：“即使是時鐘的開發人員和重型用戶也承認這是一個限制 - 我們不了解他們的工作方式。” “我們對它們的工作方式的了解越多，我們就會對應用它們的上下文的了解越多。”
