维尔纽斯大学 (VU) 的一个研究小组开发了一种非侵入性方法来追踪活细胞中的 DNA 甲基化变化。这一进步使研究人员能够观察表观遗传修饰随时间的变化——这一过程可能是更好地理解细胞衰老和寿命的关键 。
背景：
表观遗传变化涉及 DNA 的化学修饰，这种修饰不会改变遗传密码本身，但会影响基因的表达方式。
- 在这些变化中，DNA 甲基化起着至关重要的作用，它充当着可以打开或关闭基因的细胞开关。
- 生活方式和饮食等因素会影响甲基化模式，随着时间的推移，累积的修饰会影响衰老过程和整体健康。
实时监测 DNA 甲基化
由索利乌斯·克利马绍斯卡斯 (Saulius Klimašauskas) 教授领导的自由大学团队开发的方法提供了一种非侵入性地监测活细胞内 DNA 甲基化的方法。这使研究人员能够实时捕捉表观遗传变化，这一突破可以增强我们对细胞过程如何随着年龄增长而演变的理解。
该方法利用了工程化的蛋氨酸腺苷转移酶级联，从而可以对 DNA 进行代谢标记。通过用延伸的分子“尾巴”修饰蛋氨酸（甲基化过程中的关键氨基酸），该团队创建了一种蛋氨酸类似物，它可以代替天然分子充当甲基供体。这种工程化的类似物与细胞内的 DNA 甲基转移酶整合，使研究人员能够标记和跟踪随时间推移的甲基化活动。
这项新技术基于细胞对修饰的蛋氨酸类似物的摄取，能够实时跟踪 DNA 甲基化，而无需改变细胞的自然状态。该类似物可穿过细胞膜并作为天然蛋氨酸的无毒替代品融入细胞 DNA 甲基化过程，从而最大限度地减少对细胞功能的潜在干扰。
蛋氨酸：具有表观遗传影响的饮食成分
这项研究的核心是蛋氨酸，这是一种对许多细胞过程至关重要的必需氨基酸。蛋氨酸被转化为 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM)，这是一种作为 DNA、RNA 和蛋白质甲基化的通用甲基供体的分子。SAM 对转移甲基至关重要，甲基的作用就像分子开关一样，可以打开或关闭基因。
生物分子甲基化是一种普遍的生化过程，发生在每一个人类细胞中，你可以把 DNA 修饰想象成一个带标点符号的句子：
- 其中单词代表 DNA
- 标点符号代表甲基化修饰：它们决定了句子的阅读和理解方式。
利用改良蛋氨酸类似物进行非侵入性追踪
研究团队利用 CRISPR/Cas9 技术改造小鼠胚胎干细胞，使其表达含有修饰蛋氨酸类似物的酶，从而可以实时观察甲基化活性。这种方法可以追踪活细胞中特定表观遗传变化随时间的变化情况。
“重要的是，所开发的方法是非侵入性的——稳定且无毒的蛋氨酸类似物可以自由穿过细胞膜并进入细胞，”Klimašauskas 解释道。“这为将该技术应用于体内研究提供了机会，例如，用小鼠来观察生物体的变化。”
这项创新技术可以在不破坏细胞自然甲基化过程的情况下评估各种生理条件下的 DNA 甲基化动态。通过促进体内追踪，该技术可以帮助确定不同因素如何影响表观遗传模式，从而可能为更健康的衰老提供生活方式建议。
总结
对膳食蛋氨酸作用的研究突出了其对寿命和健康的潜在影响。研究表明，限制蛋氨酸摄入可以支持细胞健康，并可能有助于延长寿命、提高健康水平。
而 VU 团队的方法可以提供有价值的见解，了解饮食中的蛋氨酸水平如何在分子水平上影响衰老，从而为支持长期健康的饮食建议提供信息。
除了探索蛋氨酸与细胞功能之间的联系外，这项研究还具有治疗癌症的潜力，因为众所周知，癌细胞高度依赖蛋氨酸。“似乎细胞的癌变特性越强，它对蛋氨酸的依赖性就越强，”Gasiulė 补充道，并指出临床前研究表明，低蛋氨酸饮食可以增强化疗和放疗的有效性，降低转移风险。
由于蛋氨酸限制饮食的临床试验已经在进行中，这项研究可能为对抗癌症和其他与表观遗传变化有关的疾病的创新策略铺平道路，并可能标志着治疗方法的重大突破。