Nature：在妈妈肚子里时就为你护航的基因，老了后竟然。。。

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Nature：在妈妈肚子里时就为你护航的基因，老了后竟然。。。  P' y8 M8 t; U) ?1 I* V
来源：生物360 / 作者：MEI / 2016-12-06
2 ~* L$ v1 d, M  [) n8 H/ q/ |在11月30日Nature杂志发表的一项研究中，研究人员已经证明调节胚胎发育的基因的重激活，可抑制损伤肌肉的再生能力，为改善肌肉再生能力的研究提供了方向。
, I* A. o4 p! d2 K怀孕期间胚胎的发育是生活中最复杂的过程之一。基因被强烈激活，发育途径必须以高度准确和精确的时间方式完成他们的工作。被称作Hox的基因在该过程中起重要的调节作用。 尽管在成人组织的干细胞中仍然可检测，但是在出生后它们仅很少是活跃的。然而，来自莱布尼兹老龄研究所—德国耶拿的Fritz Lipmann研究所（FLI）的研究人员已经表明，长大后，这些Hox基因之一(Hoxa9)，在肌肉干细胞损伤后会被强烈重激活; 导致骨骼肌再生能力的下降。 有趣的是，当这种错误的基因重激活被化合物抑制时，老龄小鼠的肌肉再生得到改善，揭示了旨在改善老年肌肉再生的新的治疗方法。 这项研究于2016年11月30日发表在Nature杂志上。3 e& B% ?* G; ]( Q/ R/ Y1 _$ y# V2 }
老化干细胞中胚胎基因的激活 - 干细胞和组织老化的新过程( O# R9 d0 u1 ?, J1 F$ J0 H9 j6 p
这项研究最大的惊喜之处在于，Hoxa9在老年小鼠肌肉损伤后的重新激活会损害肌肉干细胞的功能，而非改善。- U) @  d1 m: O% @1 ?- _
研究的共同通讯作者，StefanTümpel博士解释说：“最初，Hoxa9诱导的发育途径对身体的正确发育负责 - 例如在手指的发育过程中。“9 A2 \) j) m) f1 |: ]& Q
Julia von Maltzahn博士是FLI的肌肉干细胞研究小组领头人。 她补充说：“干细胞功能的下降导致整个骨骼肌再生能力的不可避免的下降，随着年龄的增长，这可能会削弱受伤后的肌肉力量。干细胞和组织老化的过程还有待完全理解。目前已经认识到，控制胚胎发育的信号在衰老的干细胞中变得活化。 然而，在老年小鼠中控制这些信号的调节基因还没有分析。“4 z* K. }! `6 y" y& @  x! k4 _. C) H
“从进化的角度来看，Hox基因非常古老，它们几乎调节了整个动物王国的器官发育 - 从苍蝇到人类。这些基因错误的重激活导致干细胞衰老是一个巨大的惊喜，这个发现将从根本上影响我们对衰老过程的理解，“ FLI科学总监K. Lenhard Rudolph教授展望道。
: E2 f# k: o$ A被改变的表观遗传应激反应* g) X- F! D9 |( |5 S* H7 E
胚胎中发育基因的激活必须非常精确地计时，以确保准确无误的组织形成和器官发育。 这种脆弱的过程由表观基因组的改变，即DNA的化学修饰来调节。
8 R/ t6 H# ~/ A+ r与来自苏黎世联邦理工学院的Christian Feller博士和Ruedi Aebersold教授合作，应用一种新的方法学方法来鉴定损伤后肌肉干细胞中发生的表观遗传变化，作为Hox基因在老年小鼠中重新激活的可能原因。
; n1 _5 Y2 }3 y% v; ]; p; j7 QFLI的博士生SimonSchwörer，也是论文的第一作者。 他描述了原因，“令人惊讶的是，老年小鼠的的肌肉干细胞并没有都表现出静息期的表观基因组的错误激活 —— 非受伤肌肉是静息的。只有损伤肌肉的干细胞显示异常的表观遗传应激反应，其导致DNA的解旋，并因此导致发育途径的激活。“与来自耶拿和苏黎世的科学家一起工作的是来自乌尔姆，海德堡，洛杉矶和罗切斯特的合作者; 所有这些研究者们都对惊人的结果做出了重大贡献。
, A9 u# c9 Z* q: Q* @! g展望未来：再生医学5 u( ^" v  }; w1 _
在与耶拿大学医院（UKJ）的合作下，K.Lenhard Rudolph教授计划调查“...胚胎基因的类似重新激活是否也是导致衰老人类肌肉维持的原因。 “/ E; P2 f" x1 F2 E
《自然》研究已经证明，限制表观基因组改变的医学化合物可以改善老鼠的肌肉的再生能力。 到目前为止，这种方法还不具体，并且还会影响其他几个细胞和组织中的基因修饰。 因此，与“耶拿软质中心”（AnjaTräger博士）的合作研究被启动，以调查纳米粒子诱导肌肉干细胞中Hox基因的靶特异性抑制是否可行，如果可行的话，将足以改善肌肉再生和维持。2 b& ~  ~/ f* X) u' R0 _
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