表觀遺傳過程允許不同類型的細胞從一個基因組中出現(xiàn)。在整個發(fā)育過程中，細胞通過以不同的方式表達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胞如何隨著時間的推移保持其獨特的身份。一項由神經(jīng)科學研究所(西班牙國家研究委員會(CSIC)和埃爾切米格爾Hernández大學(UMH)聯(lián)合中心的Angel Barco領導的神經(jīng)元可塑性轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳機制實驗室領導的研究已經(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)的細胞，因為一旦它們在發(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)化為表達的基因，也可以轉(zhuǎn)化為未表達的基因，”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)通常不應在神經(jīng)元中表達的基因的表達，從而損害神經(jīng)元的身份。研究人員證實，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是美國國立大學衰老和阿爾茨海默病功能表觀基因組學實驗室的負責人。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也顯著增加。

此外，這項工作表明Kdm1a的抑制功能通過染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)維持了應該表達的基因和應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，因為它模糊了應該表達什么和不應該表達什么之間的界限，”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)學實驗室前主任阮義軍合作進行了一項實驗，他們使用了一種技術來顯示DNA在細胞核內(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行了對比。這兩種方法都表明，一些被抑制的基因開始表達，因為在Kdm1a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在美國國立大學領導的實驗室研究與編碼表觀遺傳調(diào)節(jié)因子的基因突變有關的罕見神經(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，即腭裂、精神運動遲緩、獨特的面部特征和智力殘疾(CPRF綜合征)。Angel Barco強調(diào)了研究罕見疾病的重要性，以擴大該領域知識的局限性。