題目：Genome organization and chromatin analysis identify transcriptional downregulation of insulin-like growth factor signaling as a hallmark of aging in developing B cells
通過基因組組織和染色質結構分析確定了胰島素樣生長因子信號的轉錄下調是B細胞開始衰老的標志
期刊：Genome Biology
影響因子：13.214
研究背景
衰老的特征是適應性免疫系統功能的喪失，但其根本原因卻鮮為人知。為了評估年齡對B細胞發育的影響，作者對組蛋白修飾和染色體構象相關的基因表達和染色質特征進行了分析，使用的實驗材料來自不同年齡階段的小鼠的pro-B和pre-B細胞。
研究內容及結果
1. 在衰老過程中，平均pro-B和 pre-B細胞數量分析
使用多參數流式細胞分析小鼠骨髓B細胞，發現老年小鼠的pre-B細胞發生實質性的變化(圖1)，老年的(三個月)與年輕的老鼠(約19 - 22日)相比，pro-B細胞大約減少了兩個(圖1 c)、pre-B細胞卻有著近兩倍數量的減少(圖1 d)，該結果與先前的報道一致。與此相反的是，發現在老年小鼠骨髓中會重新循環成熟的B細胞（圖1e），不能排除被分類的衰老pro-B細胞群體中存在少量成熟B細胞污染?？赡苁怯捎诔墒?/span>B細胞再循環數量增加，以及在衰老的骨髓中，B細胞前體(IgM-)和成熟細胞(IgM+)分離不那么明顯。
圖1 衰老小鼠B細胞前體基因表達變化
2. pro-B和pre-B 細胞中的基因表達分析
對核糖體RNA (rRNA)耗盡的總RNA轉錄組分析發現，衰老pro-B細胞中有82個顯著上調和54個下調基因，衰老pre-B細胞中有23個上調和33個下調基因（圖2 a , b）。pro-B細胞和pre-B細胞之間的年齡特異性表達變化是相關的，即使只有一種細胞類型也能達到顯著性（圖2 c）。在pro-B和pre-B細胞階段的老化過程中，一些基因被降低了，這些基因編碼胰島素樣生長因子（IGF）信號傳導途徑的組成部分，如IRS1和IGF1r。IRS1是通路的一個關鍵組成部分，被發現其是衰老pre-B細胞信使RNA (mRNA)水平上最顯著的下調基因。因此，作者研究了IRS1蛋白水平，發現在pro-B細胞和pre-B細胞的老化過程中，蛋白含量都有所下降，這表明IRS1介導的特定年齡mRNA變化會降低蛋白質水平（圖2d）。對于衰老前B細胞中下調的基因，在32個啟動子中，有19個啟動子的活性啟動子或活性調控區域狀態被降低。與大多數上調基因的觀察結果相似，這些變化大多是細微的，與這些基因表達中相對較小的折疊變化相一致(圖2b)。
圖2 基因表達在pro-B和pre-B 細胞隨著年齡的老化而改變
3. 初期的pro-B 和pre-B細胞的RNA和microrna表達分析
總RNA水平既反映了轉錄速率，也反映了RNA穩定性等下游過程。為了更直接地探討衰老對基因轉錄的影響，作者從年輕和衰老的pro-B細胞中分離出核RNA，以豐富新生轉錄本，并以內含子轉錄的整體變化作為新生轉錄的一種具體衡量指標。同時，在總RNA中檢測到17%(175個中有30個)的DEGs在核RNA測序(RNA-seq)分析中也是DEGs，并且整體的折疊變化是相關的，從而可以認為更多的基因存在與年齡相關的顯著性差異轉錄（圖3a）。值得注意的是，一些年齡下調基因，如Plxdc2、Igf1、Igf2bp3和Igf1r，以及上調的基因，如Adam19和Tmem163，都與IGF信號或2型糖尿病有關。更廣泛地說，DEGs的KEGG 通路分析突出了幾個與營養信號相關的代謝通路。
通過核RNA-seq分析顯示Nespas是衰老pro-B細胞中最顯著的下調基因之一（圖3a）。Nespas是非編碼轉錄本，參與調控印跡，是miRNAs miR-296和miR-298的非編碼前體RNA。為了探索B細胞前體中miRNA表達與衰老的關系，作者進行了小RNA-seq，在pro-B細胞和pre-B細胞中鑒定出34個有差異顯著的mirna（圖3b、c）。其中20.6%在pro-B細胞和pre-B細胞中均表現出表達差異。該分析證實了miR-296和miR-298的顯著下調，與新生RNA-seq檢測到的Nespas水平變化一致。作者還觀察到7個Let-7家族基因和miR-223在pro-B和pre-B細胞衰老時上調(圖3b, c)。不同表達的microrna在衰老過程中被分離成簇，表達變化相似，并且其中一些表達在pro-B細胞和pre-B細胞之間也有調節作用(圖3c)。
Let-7 mirna由12個具有相同序列的成員組成，分別從基因組位點Let-7a1、Let-7a2、Let-7b、Let -7c、Let -7c、Let-7d、Let-7e、Let-7f1、Let-7f2、Let-7g、Let-7i和miR-98進行表達。Let-7b和7 c在年老的pre-B細胞顯著上調microrna，作者檢查了核RNA-seq數據，年老的pro-B細胞非編碼RNA 在15號染色體上顯著增加。因此推測，這個轉錄組可能是這些microrna的RNA前體。
圖3 初期的pro-B和pre-B細胞的RNA和microrna表達隨著年齡的老化而改變
4. 染色質可及性和pre-B細胞中的H3K27me3與年齡相關的變化分析
在老年pre-B細胞中，發現10個可及性明顯較低的區域和4個可及性較高的區域(圖4a)。可及性低的兩個區域與Irs1啟動子區域重疊，另一個區域與Irs1轉錄終止位點接近(
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