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新闻公告

刘南课题组和朱正江课题组发表新技术流程分别用于定量表观组学和同位素标记代谢组学

发布时间: 2019-02-14 13:31:38    浏览次数:2584

 

衰老是随着年龄增加机体表现出全方面生理机能下降、并伴随疾病(如癌症、心血管类和神经退行性疾病)及个体死亡率显著上升的过程。衰老相关的分子通路及其内在的调控机制的研究为延长生命体的健康寿命和攻克衰老相关疾病提供了重要科学基础。因此,相关研究具有广泛的生物学和社会学意义。表观遗传修饰、转录调控以及代谢稳态与衰老存在关联,但是这些生物学机制如何相互影响并共同调控衰老尚不清楚。

 

 

中国科学院生物与化学交叉研究中心刘南课题组和朱正江课题组在eLIFE杂志最近发表的研究工作中,采用定量表观组学和同位素标记代谢组学对衰老过程中表观修饰和代谢物随年龄变化的规律进行分析。其中相关新技术的完整实验流程分别以Quantitative ChIP-seq by Adding Spike-in from Another Species 和 Stable-isotope Labeled Metabolic Analysis in Drosophila melanogaster: From Experimental Setup to Data Analysis 为题整理发表在Bio-Protocol杂志,供研究人员参考和应用。

 

在这项技术中,研究人员将在细胞系中建立的ChIP-Rx(ChIP with reference exogenous genome)技术成功应用到果蝇组织中。在果蝇组织样品中加入一定量的小鼠基因组,作为内参,用于定量H3K27me3修饰在果蝇衰老及PRC2突变体中的变化。借助ChIP-Rx技术,发现随衰老H3K27me3修饰失去精确性,向基因组中H3K27me3低修饰区域漂移。而在延寿的PRC2突变体中,H3K27me3修饰的精确性提高,更加集中地分布到高修饰区域。

 

 

 

 为深入探究延寿的内在机理,该研究整合表观组、转录组和代谢组学等多组学技术,表明H3K27me3修饰通过影响糖酵解促进代谢稳态、个体健康与寿命。为准确地定量分析正常衰老及PRC2突变体中糖酵解通路的代谢情况,研究人员设计了同位素标记的代谢流实验,将年轻和年老果蝇在含13C-glucose的培养基中培养5天,然后收集果蝇头部进行代谢组学分析。发现在野生型果蝇衰老过程中,糖酵解通路活性显著下降,而在PRC2突变体中,降低趋势明显减缓。代谢流实验进一步表明,在PRC2突变体中,糖酵解通路被特异性的激活,促进果蝇的健康长寿。

 

 

 

量化表观组学和同位素示踪代谢组学研究是新兴的技术手段,具有广泛的应用场景。相关技术可以在Bio-protocol找到这两个方法完整的实验和数据分析流程。两篇文章链接: https://en.bio-protocol.org/e2981; https://en.bio-protocol.org/e3015

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