网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Nature重磅综述:哈佛学者阐明衰老的本质——细胞逐渐“忘记自己是谁”

0
分享至

关于衰老,已有多种理论解释,但其最根本的机制仍未完全明确。

2026年9月30日,来自哈佛医学院布莱根妇女医院的研究团队在Nature杂志发表题为“Written in development and lost in ageing: the grammar of cellular identity”的重磅综述。

该综述提出一个新的理论框架:衰老本质上可能是细胞身份的逐渐丧失过程,其核心原因是发育过程中建立的染色质调控规则,在成年后只能依赖局部、低保真的维持机制,因此随着时间推移不断发生漂移。

研究人员将这一套决定细胞“应该是什么、能够表达什么以及不能表达什么”的调控约束称为细胞身份的“语法”。这一理论建立在Waddington表观遗传景观基础上,认为发育阶段通过高度协调的染色质程序建立深而稳定的细胞状态“吸引子”,而成年后缺乏重新书写这些程序的全局机制,最终导致细胞身份逐渐失稳。



研究人员首先将细胞身份的维持划分为三个相互耦联的层级。快速层(fast layer)包括转录因子结合、增强子激活以及应激信号,作用时间尺度为分钟至小时;中间层(intermediate layer)对应静息、激活、炎症和应激等可逆细胞状态转换,通常发生在数天至数周;慢速层(slow layer)则由Polycomb介导的染色质抑制、双价启动子、DNA甲基化、核纤层相关区域以及染色质空间结构组成,决定一个细胞长期“能够表达什么”。年轻细胞中,慢速层形成深的表观遗传吸引子,使短暂的应激信号不会轻易改变细胞身份;随着年龄增长,慢速层逐渐松动,使原本可逆的快速层波动转化为持续性的转录和表观遗传改变。



研究人员进一步提出,细胞身份并不是简单由某一个关键转录因子维持,而是由谱系决定性转录因子与慢速染色质约束共同构成的网络。转录因子负责主动维持细胞类型特异性程序,而慢速层则通过PRC2、H3K27me3、DNA甲基化和染色质空间结构压制潜在的替代命运。当慢速层完整时,即使AP-1等应激转录因子短暂激活,细胞也能够恢复原有状态;而衰老过程中PRC2功能下降以及H3K27me3减少,会降低异常转录因子进入非身份区域的阈值,使反复应激逐渐转化为持久的染色质改变。因此,作者将这一过程定义为“表观遗传去渠道化”,即细胞身份调控景观逐渐变浅,细胞越来越容易偏离原有身份。

文章最重要的理论之一,是强调“写入”与“维护”之间存在根本性的不对称性。发育过程中,形态发生信号、系统性信号和时间程序共同驱动染色质重塑,从头建立谱系特异性的增强子网络、Polycomb抑制区域以及三维基因组结构,因此可以形成高保真的细胞身份记忆。然而,当成熟完成以后,这套全局性的“写入程序”基本结束,成年细胞只能依靠局部的组蛋白更新、重新修饰和染色质维护来维持原有状态。这些机制并不能完全恢复最初的染色质架构,因此每一次应激、代谢波动或转录激活都可能留下微小偏差。随着时间积累,“修复误差”最终超过“维护能力”,形成持续性的表观遗传漂移。

紧接着,研究人员将这一理论与经典DNA甲基化年龄联系起来。已有跨物种分析显示,约90%的体细胞有丝分裂组织年龄相关DNA甲基化增加发生在PRC2结合的低甲基化区域(PRC2-LMRs),这并不是随机发生的DNA甲基化,而是慢速染色质层逐渐失稳的一个稳定“基因组坐标”。随着PRC2占据程度下降,原本受到保护的CpG-rich区域更容易发生从头甲基化;与此同时,Polycomb相关区域也表现出组蛋白修饰和染色质约束的逐渐丢失。因此,表观遗传时钟中的部分高预测力CpG位点,很可能实际上是在记录细胞身份慢速层的长期漂移,而不仅仅是一个单纯的年龄相关生物标志物。

研究人员特别强调了快速层与慢速层之间的相互作用。年轻细胞中,AP-1等应激转录因子的短暂激活通常能够被完整的Polycomb染色质结构限制,因此应激结束后细胞可以回到原始状态。但在衰老细胞中,PRC2功能下降使染色质边界变得松散,AP-1更容易进入原本受到抑制的区域;与此同时,反复AP-1激活又进一步破坏双价结构并降低H3K27me3,从而形成“慢速层减弱→应激因子侵入→染色质进一步开放→慢速层进一步受损”的正反馈。相关研究显示,年轻细胞中增强AP-1或者抑制EZH2可以模拟部分衰老相关染色质变化,提示应激并非单纯伴随衰老,而可能参与将短暂刺激转化为长期表观遗传记忆。

以神经元作为具体案例,研究人员进一步阐明该理论如何解释组织功能衰退。神经元在发育过程中通过EZH2/PRC2建立H3K27me3介导的谱系边界,成熟后即使细胞不再分裂,也需要持续维持这些染色质结构。随着年龄增长,EZH2/PRC2及KDM1A相关功能下降,可导致H3K27me3区域逐渐丢失,并解除对非神经元及发育相关程序的抑制。研究人员进一步提出PRC2/KDM1A–β-catenin–REST–GSK3β轴可能将慢速层的身份失稳与神经元应激、tau磷酸化、突触功能障碍及兴奋毒性联系起来。因此,在这一框架下,神经退行性疾病并不仅仅是神经元损伤,而可能也是长期维持的神经元身份约束逐渐失效的结果。

文章还提出一个非常有意思的代谢—染色质耦联机制。乙酰辅酶A是组蛋白乙酰化的重要底物,而H3K27ac与PRC2介导的H3K27me3在一定程度上形成竞争关系。例如,人和小鼠皮层祖细胞具有不同的脂肪酸氧化和acetyl-CoA水平,这会影响H3K27ac、双价结构解析以及神经元成熟速度。值得一提的是,热量限制能够降低TCA循环通量和胞质acetyl-CoA生成,从而减轻对H3K27me3区域的乙酰化压力;作者据此提出,热量限制可能部分通过降低acetyl-CoA→稳定Polycomb慢速层→减缓表观遗传漂移发挥抗衰老作用。更重要的是,这种关系可能形成双向反馈:染色质身份漂移会破坏代谢程序,而代谢紊乱又通过acetyl-CoA改变进一步促进染色质漂移。

最后,研究人员提出一个具有较强启发性的观点:能够持续进行发育性染色质重塑的生物,理论上可能具有更强的抗衰老能力。哺乳动物在成熟后主要依赖维护已有染色质架构,因此随着时间发生不可逆或低可逆性的漂移;而植物分生组织、部分持续生长的鱼类和爬行动物,以及具有强再生能力的涡虫和水螅,可以在成年阶段持续激活部分发育程序,从而可能不断重新建立组织架构。作者强调,这一观点目前仍属于可检验的理论假说,跨物种直接测量PRC2稳定性、染色质漂移和DNA甲基化轨迹的数据仍然有限,因此不能将持续生长或再生能力直接等同于延缓衰老。



总的来说,该综述提出了一个不同于传统“损伤不断积累”模型的衰老解释:衰老不仅是损伤积累,更可能是细胞在发育阶段建立的身份调控架构,在成年后无法被完全重新书写,只能通过低保真的局部维护,因此随着时间逐渐发生表观偏移,最终导致细胞身份丧失。

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10955-0

声明:个人原创,仅供参考

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
突然,集体上调!工行、农行、建行、中行、交行、邮储银行,全都在列!

突然,集体上调!工行、农行、建行、中行、交行、邮储银行,全都在列!

证券时报
2026-10-28 09:34:03
东盟防长扩大会,中国防长不去,派他去……

东盟防长扩大会,中国防长不去,派他去……

新民周刊
2026-10-28 09:07:38
采访姆巴佩的媒体道歉:视频拍摄于4月!冒犯中国人民 致以诚挚歉意

采访姆巴佩的媒体道歉:视频拍摄于4月!冒犯中国人民 致以诚挚歉意

念洲
2026-10-28 06:30:02
马卡:姆巴佩被解约影响皇马收入,俱乐部受到的影响难以估量

马卡:姆巴佩被解约影响皇马收入,俱乐部受到的影响难以估量

懂球帝
2026-10-28 08:58:05
森林狼遭重创!华子将接受右膝关节镜手术 或休两个月再次无缘评奖

森林狼遭重创!华子将接受右膝关节镜手术 或休两个月再次无缘评奖

罗说NBA
2026-10-28 06:59:30
刘科院士公开宣称:除了中国,国外都是燃油车,百年前电车就输给了油车

刘科院士公开宣称:除了中国,国外都是燃油车,百年前电车就输给了油车

互联鱼
2026-10-26 20:21:57
一百万买一条命:判决书里,权力最大的人被隐去了名字

一百万买一条命:判决书里,权力最大的人被隐去了名字

卉姐
2026-10-27 11:50:47
3-0,3-0,WTT冠军赛乱套了:孙颖莎制造惨案,林诗栋超级大逆转!

3-0,3-0,WTT冠军赛乱套了:孙颖莎制造惨案,林诗栋超级大逆转!

田先生篮球
2026-10-28 06:48:35
湘潭大学冒名顶替案背后,母子三人的亲情、利益和官司

湘潭大学冒名顶替案背后,母子三人的亲情、利益和官司

新京报
2026-10-28 08:08:20
签下姆巴佩第39天,昂跑遇上一道中国考题

签下姆巴佩第39天,昂跑遇上一道中国考题

第一财经资讯
2026-10-27 15:20:11
日方收到通知,下个月没时间接待,中方要把时间留给更重要的事

日方收到通知,下个月没时间接待,中方要把时间留给更重要的事

共工之锚
2026-10-28 00:51:46
有钱人的想法是摸不透的,你看71岁的周润发,花1.28亿港元买下山顶豪宅,装修好了却一直没住,也没租给别人。

有钱人的想法是摸不透的,你看71岁的周润发,花1.28亿港元买下山顶豪宅,装修好了却一直没住,也没租给别人。

平凡日子生微光
2026-10-26 15:18:30
连续数月多次触摸女同事大腿,甚至将手伸入其上衣抚摸隐私部位,42岁摄影师被澳门警方拘捕

连续数月多次触摸女同事大腿,甚至将手伸入其上衣抚摸隐私部位,42岁摄影师被澳门警方拘捕

南方都市报
2026-10-28 08:28:04
巴西总统卢拉公开表示:我刚得知我的对手小博索纳罗已逃亡美国,巴西只是他的第二故乡,他的第一故乡是美国,溜须拍马美国,他早就习惯了

巴西总统卢拉公开表示:我刚得知我的对手小博索纳罗已逃亡美国,巴西只是他的第二故乡,他的第一故乡是美国,溜须拍马美国,他早就习惯了

吉刻新闻
2026-10-28 08:14:55
演员再像也演不出真实的苦!伟人夫妇两张照片对比,看哭无数人

演员再像也演不出真实的苦!伟人夫妇两张照片对比,看哭无数人

喜欢历史的阿繁
2026-10-28 06:16:54
旭日旗事件越闹越大!陈宇昕三代都是亲日分子,母亲身份已澄清

旭日旗事件越闹越大!陈宇昕三代都是亲日分子,母亲身份已澄清

平老师666
2026-10-27 20:56:19
1980年,邓小平说:毛主席的错误,要毫不含糊地批评,但要实事求是

1980年,邓小平说:毛主席的错误,要毫不含糊地批评,但要实事求是

帝哥说史
2026-10-11 16:14:43
一个坏消息: 中国1000多万应届毕业生面临的非常严峻问题, 或到来了

一个坏消息: 中国1000多万应届毕业生面临的非常严峻问题, 或到来了

史之铭
2026-10-28 04:32:50
iOS“史诗级更新”上热搜!网友:终于解脱了

iOS“史诗级更新”上热搜!网友:终于解脱了

沈阳公交网小林
2026-10-28 02:08:40
东部再无全胜队!尼克斯首胜送活塞首败 唐斯27+20坎宁安准三双

东部再无全胜队!尼克斯首胜送活塞首败 唐斯27+20坎宁安准三双

醉卧浮生
2026-10-28 10:51:25
2026-10-28 13:48:49
iNature前沿 incentive-icons
iNature前沿
专注科学动态、传递科普信息
4208文章数 61256关注度
往期回顾 全部

科技要闻

AI世界开口说话!谷歌新模型Genie 4有多神

头条要闻

东盟防长扩大会中国防长不去 中方代表身份披露

头条要闻

东盟防长扩大会中国防长不去 中方代表身份披露

体育要闻

0胜4负与篮网国王一桌 热火字母哥赌错了?

娱乐要闻

王心凌近况!分手已9年,如今还是单身

财经要闻

解密 “速成车”:一辆车怎样更快造出来?

汽车要闻

宾利MULLINER再展定制实力 推哥白尼主题限量版车型

态度原创

家居
游戏
旅游
数码
公开课

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

《永恒之塔2》爆涩衣装!狐系女巫&黑丝女仆任你选

旅游要闻

扬州瘦西湖菊花会启幕,近万盆彩菊进入最佳观赏期

数码要闻

多款主流SSD单周跌幅超过10%,渠道报价明显松动

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版