ゲノムワイドなプロファイリングにより、エネルギー代謝の変化に関連したロッド型光受容体の老化のDNAメチル化シグネチャーを同定した

Genome-wide Profiling Identifies DNA Methylation Signatures of Aging in Rod Photoreceptors Associated with Alterations in Energy Metabolism.

• Ximena Corso-Díaz
• James Gentry
• Ryan Rebernick
• Catherine Jaeger
• Matthew J Brooks
• Freekje van Asten
• Keshav Kooragayala
• Linn Gieser
• Jacob Nellissery
• Raul Covian
• Tiziana Cogliati
• Anupam K Mondal
• Ke Jiang
• Anand Swaroop

抄録

加齢に伴う機能低下はエピゲノムの変化を伴う。加齢に伴う視覚機能に影響を与える可能性のあるDNAの変化を調べるために、4つの年齢における精製マウスの棒状光受容体の全ゲノム重亜硫酸塩基配列解析を行い、2,054個の異なるメチル化領域（DMR）を同定した。老化の初期段階やロッド制御領域で多くのDMRが検出されたが、これらのDMRのいくつかは染色体のホットスポット、特に10番染色体に集中している。メチロムと加齢に伴うトランスクリプトームの変化、クロマチンシグネチャー、一次蛋白質-蛋白質相互作用を統合すると、ロッドの機能、老化、エネルギー代謝に関連する変化した経路にDMRが濃縮されていることが明らかになった。その結果、網膜年齢に応じたミトコンドリア基底呼吸の低下や脂肪酸依存性の増加が確認された。本研究では、DNAメチル化の変化に影響を受けやすい年齢依存性のゲノムおよびクロマチンの特徴を明らかにし、DNAメチル化と加齢によるエネルギー代謝との関連を明らかにした。

Aging-associated functional decline is accompanied by alterations in the epigenome. To explore DNA modifications that could influence visual function with age, we perform whole-genome bisulfite sequencing of purified mouse rod photoreceptors at four ages and identify 2,054 differentially methylated regions (DMRs). We detect many DMRs during early stages of aging and in rod regulatory regions, and some of these cluster at chromosomal hotspots, especially on chromosome 10, which includes a longevity interactome. Integration of methylome to age-related transcriptome changes, chromatin signatures, and first-order protein-protein interactions uncover an enrichment of DMRs in altered pathways that are associated with rod function, aging, and energy metabolism. In concordance, we detect reduced basal mitochondrial respiration and increased fatty acid dependency with retinal age in ex vivo assays. Our study reveals age-dependent genomic and chromatin features susceptible to DNA methylation changes in rod photoreceptors and identifies a link between DNA methylation and energy metabolism in aging.

Published by Elsevier Inc.