表觀遺傳過程允許不同類型的細(xì)胞從一個基因組中出現(xiàn)。在整個發(fā)育過程中，細(xì)胞通過以不同的方式表達(dá)相同的基因組而分化并獲得不同的特征。然而，這個過程的一個鮮為人知的方面是細(xì)胞如何隨著時(shí)間的推移保持其獨(dú)特的身份。一項(xiàng)由神經(jīng)科學(xué)研究所(西班牙國家研究委員會(CSIC)和埃爾切米格爾Hernández大學(xué)(UMH)聯(lián)合中心的Angel Barco領(lǐng)導(dǎo)的神經(jīng)元可塑性轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳機(jī)制實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的研究已經(jīng)確定，蛋白質(zhì)Kdm1a在保持神經(jīng)元的身份方面起著至關(guān)重要的作用。

神經(jīng)元是一種具有非常特殊的核結(jié)構(gòu)的細(xì)胞，因?yàn)橐坏┧鼈冊诎l(fā)育過程中形成，它們就不會再分裂，這就是為什么神經(jīng)元需要在其整個生命周期中精確地保持其身份?！吧矸菔怯勺隽耸裁春蜎]做什么決定的;在表觀遺傳水平上，這可以轉(zhuǎn)化為表達(dá)的基因，也可以轉(zhuǎn)化為未表達(dá)的基因，”安吉爾巴科解釋說。

發(fā)表在《自然通訊》雜志上的這項(xiàng)研究結(jié)果表明，刪除成年小鼠前腦神經(jīng)元中的Kdm1a會觸發(fā)通常不應(yīng)在神經(jīng)元中表達(dá)的基因的表達(dá)，從而損害神經(jīng)元的身份。研究人員證實(shí)，在正常的老年小鼠中，在失去Kdm1a的小鼠中，被抑制的相同基因在早期被激活，這表明自然衰老會再現(xiàn)與缺乏Kdm1a相同的缺陷，盡管規(guī)模較小。他們發(fā)現(xiàn)，消除這種蛋白質(zhì)會在表觀遺傳水平上加速神經(jīng)元衰老，并改變基因轉(zhuǎn)錄。

專家們通過與Vicente Sánchez Mut合作，將這些發(fā)現(xiàn)與人類數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。Mut是美國國立大學(xué)衰老和阿爾茨海默病功能表觀基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人。他們使用了一個50至80歲人群的數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)隨著人們年齡的增長，一些典型的沉默基因的表達(dá)也顯著增加。

此外，這項(xiàng)工作表明Kdm1a的抑制功能通過染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)維持了應(yīng)該表達(dá)的基因和應(yīng)該沉默的基因之間的分離。這種“區(qū)室”的分離使得神經(jīng)元在整個生命周期中保持有序，這對保持其特性至關(guān)重要:“我們知道，紊亂會產(chǎn)生有害的影響，無論是在衰老還是智力殘疾方面，因?yàn)樗：藨?yīng)該表達(dá)什么和不應(yīng)該表達(dá)什么之間的界限，”該文章的第一作者比阿特麗斯·德爾·布蘭科說。

為了了解Kmd1a在區(qū)區(qū)化中的作用，研究人員與杰克遜基因組醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室前主任阮義軍合作進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他們使用了一種技術(shù)來顯示DNA在細(xì)胞核內(nèi)是如何折疊的，以及它是如何在三維空間中組織的。這些數(shù)據(jù)與使用超分辨率顯微鏡獲得的圖像進(jìn)行了對比。這兩種方法都表明，一些被抑制的基因開始表達(dá)，因?yàn)樵贙dm1a缺失后，分隔染色質(zhì)活性和非活性區(qū)域的屏障被削弱了。

Barco在美國國立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室研究與編碼表觀遺傳調(diào)節(jié)因子的基因突變有關(guān)的罕見神經(jīng)系統(tǒng)疾病。發(fā)育過程中Kmd1a蛋白的突變與一種極其罕見的智力障礙有關(guān)，即腭裂、精神運(yùn)動遲緩、獨(dú)特的面部特征和智力殘疾(CPRF綜合征)。Angel Barco強(qiáng)調(diào)了研究罕見疾病的重要性，以擴(kuò)大該領(lǐng)域知識的局限性。