Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision

重编程 生物 表观遗传学 DNA甲基化 再生(生物学) SOX2 细胞生物学 转录组 神经科学 遗传学 基因表达 基因 转录因子
作者
Yuancheng Lu,Benedikt Brommer,Xiao Tian,Anitha Krishnan,Margarita Meer,Chen Wang,Daniel L. Vera,Qiurui Zeng,Doudou Yu,Michael S. Bonkowski,Jae-Hyun Yang,Songlin Zhou,Emma Hoffmann,Margarete M. Karg,Michael Schultz,Alice E. Kane,Noah Davidsohn,Ekaterina Korobkina,Karolina Chwalek,Luis A. Rajman,George M. Church,Konrad Hochedlinger,Vadim N. Gladyshev,Steve Horvath,Morgan E. Levine,Meredith Gregory‐Ksander,Bruce R. Ksander,Zhigang He,David Sinclair
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:588 (7836): 124-129 被引量:563
标识
DOI:10.1038/s41586-020-2975-4
摘要

Ageing is a degenerative process that leads to tissue dysfunction and death. A proposed cause of ageing is the accumulation of epigenetic noise that disrupts gene expression patterns, leading to decreases in tissue function and regenerative capacity1–3. Changes to DNA methylation patterns over time form the basis of ageing clocks4, but whether older individuals retain the information needed to restore these patterns—and, if so, whether this could improve tissue function—is not known. Over time, the central nervous system (CNS) loses function and regenerative capacity5–7. Using the eye as a model CNS tissue, here we show that ectopic expression of Oct4 (also known as Pou5f1), Sox2 and Klf4 genes (OSK) in mouse retinal ganglion cells restores youthful DNA methylation patterns and transcriptomes, promotes axon regeneration after injury, and reverses vision loss in a mouse model of glaucoma and in aged mice. The beneficial effects of OSK-induced reprogramming in axon regeneration and vision require the DNA demethylases TET1 and TET2. These data indicate that mammalian tissues retain a record of youthful epigenetic information—encoded in part by DNA methylation—that can be accessed to improve tissue function and promote regeneration in vivo. Expression of three Yamanaka transcription factors in mouse retinal ganglion cells restores youthful DNA methylation patterns, promotes axon regeneration after injury, and reverses vision loss in a mouse model of glaucoma and in aged mice, suggesting that mammalian tissues retain a record of youthful epigenetic information that can be accessed to improve tissue function.
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