NMN与长寿蛋白表观遗传学抗衰老机制

表观遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，此前，人们认为遗传都是由基因和基因的变异决定的，但是后来发现有一些遗传现象是由于基因的表达发生了改变，而DNA序列并没有发生改变，这种基因表达的改变可以遗传给后代，对这种遗传现象的研究就叫做表观遗传学。

 
胚胎，细胞还没有分化
  人体都是从一个受精卵细胞分裂发育而成，所有的细胞中的基因在没有发生变异的情况下都是相同的，但是为什么人体不同脏器的细胞却各不相同呢？比如神经细胞和肌肉细胞，其形态和功能完全不同，其原因就是不同细胞虽然基因相同，但是哪些基因可以表达发生作用，哪些基因不表达保持沉默，这种基因表达的调控不同，因此其最终功能也不相同。


神经细胞

 

 
肌肉细胞
 
哈佛医学院的David Sinclair教授在解释表观遗传学时将人体基因组比喻为一个巨大的钢琴，有30000个分开的琴键，琴键代表不同的基因，演奏的钢琴家是表观基因组，由化合物和蛋白质组成，它决定如何演奏，同样的钢琴可以弹出不同的音乐，因为每一首音乐所使用的琴键不同，同样的，表观基因组可以控制基因实现不同的表达。

 

 
在对衰老的早期研究中，人们认为衰老主要是因为基因受损，因此市场上推出了很多消除自由基抗氧化的保健品，希望保护基因免受自由基的损害。在过去的二十年里，科学家们发现，基因表达的改变可能是细胞衰老更重要的原因。
 
随着年龄的增长，我们细胞中越来越多沉默的基因被激活，改变了细胞的性质而产生表观遗传学噪音，这导致细胞逐渐丧失了自身特定功能，就像一个人在年老时失去了特定的社会职能一样。神经细胞内可能出现像肌肉细胞一样的生化活动，并可能最终退化到像僵尸一样的程度，处于一种被描述为“衰老”的状态，什么工作都不做，只是潜伏在那里消耗营养和能量，还促使周围的细胞也全部老化。
 
表观遗传学包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色体重塑和非编码RNA调控等，主要通过对基因转录或翻译过程的调控，影响其功能和特性。
Sirtuins被称之为长寿蛋白，它有一个表观遗传学功能帮助细胞延缓衰老。Sirtuins由275个氨基酸组成，是一种组蛋白去乙酰化酶，有7种不同的亚型（SIRT1-SIRT7)存在于细胞不同的部位。

 

上图中，蓝色X形状的物体是我们细胞核中的染色体，染色体中有我们的基因DNA双螺旋结构，将双螺旋结构放大，粉红色的是染色体中的组蛋白，灰色的部分是缠绕在组蛋白上的DNA链条，组蛋白上那些伸出的触角是它分子结构末端的尾巴，尾巴上的红色光球表示这个组蛋白上的基因被关闭，不能表达。年轻时，我们细胞内与细胞特定功能无关的基因都处于沉默状态。
 

 
年老以后，很多组蛋白上的尾巴被乙酰基修饰从而打开了相应基因的表达。


上图中黄色小球代表长寿蛋白，它可以清除那些错误修饰组蛋白的乙酰基。

 
这些乙酰基被清除后，相应的基因回到沉默状态，表观遗传学噪音被消除，细胞又恢复到可以正常工作的年轻态。
NAD+是Sirtuins的唯一底物，也就是说NAD+是人体内唯一可以变成长寿蛋白的物质，随着年龄的增长，NAD+大幅下降，长寿蛋白也相应减少，因此细胞内错误表达的基因不能被关闭，导致细胞迅速衰老。
因此，通过补充NMN，提升NAD+的水平，从而增加长寿蛋白抗衰老的力量，保持细胞的正常功能非常重要。