結構生物化學/染色質與衰老
在哺乳動物中，衰老是一個複雜的過程，可能是各種分子變化相互作用的結果。在培養中，人們觀察到細胞經歷了一種不可逆的細胞週期停滯，稱為複製性衰老，它被認為反映了細胞水平的衰老過程。最近的研究表明，在皮膚活檢中，這些衰老細胞在衰老過程中積累，可能佔總細胞的 15%。真核細胞組蛋白和非組蛋白形成的染色質纖維與 DNA 緊密相關，而衰老表型的決定與染色質的參與有關。
在胚胎發生過程中，染色質狀態決定了生物體的發育。有證據表明，染色質的結構在生物體的整個生命週期中可能會逐漸惡化。新的證據表明，這種染色質惡化可能會影響生物體衰老的方式。
染色質是由 DNA、蛋白質和 RNA 組成的遺傳物質的集合，位於細胞核內，由大約 146 個鹼基對的 DNA 纏繞在組蛋白八聚體周圍組成。染色質分為異染色質和常染色質兩種，異染色質進一步分為兩種型別，即組成型異染色質和兼性異染色質。長期以來，染色質已知與哺乳動物細胞核中的幾乎所有過程都有相關性，但近年來技術的進步，例如功能喪失實驗和全基因組方法，揭示了染色質結構的特定變化與衰老表型之間因果關係的證據。在這種情況下，衰老是指活力逐漸下降的過程，最終導致死亡，而衰老表型是與衰老相關的外部跡象，例如骨質疏鬆症、肌少症、免疫功能下降、癌症等等。染色質結構是動態的，經歷了廣泛的發育和與年齡相關的重塑，這些重塑似乎可以對抗衰老和與年齡相關的疾病（如癌症），並延長生物體的壽命。然而，染色質結構的非確定性變化也可能是導致核、細胞和組織功能下降，並最終導致衰老症狀的因素。有證據表明，異染色質結構的丟失、組蛋白修飾模式的改變、關鍵異染色質蛋白的丟失以及持續性 DNA 損傷水平的增加是正常衰老和早衰的共同特徵。
衰老的一個特徵是，曾經起作用來抵消生物體一生中發生的巨分子磨損的穩態機制的喪失。染色質作為細胞的巨分子，會受到壓力，這些壓力會影響其結構和功能。有一種假設認為，衰老是由於從年輕的染色質構型轉變為有助於導致衰老的分子特徵的構型造成的。這方面的一個例子可以在同卵雙胞胎中找到，他們的染色質修飾模式隨著年齡增長而變得越來越不同。這些染色質變化可能是導致微妙的表型差異的基礎，這些差異隨著雙胞胎（以及密切相關的個體）的衰老而變得更加明顯。這些證據表明，衰老可能是基於染色質的表觀遺傳調控機制的結果。已經深入研究了染色質結構與衰老相關的改變，其中最重要的是細胞衰老過程中染色質的重塑。細胞衰老是細胞週期停滯的不可逆狀態。這種細胞週期停滯狀態被認為反映了衰老。
衰老的一個常見特徵是基因表達的隨機細胞間差異。此外，人們在衰老和衰老過程中發現了染色質修飾劑表達的差異。這改變了染色質修飾在整個細胞核和與衰老相關的基因座的分佈和水平，從而導致啟用促進衰老的生理反應。
在哺乳動物中，某些 DNA 序列的基因組 DNA 甲基化水平隨著年齡而下降，這被認為會促進這些區域的異染色質去甲基化。然而，隨著衰老的進展，某些位點的 DNA 甲基化水平有增加的趨勢，這支援了異染色質在這些位點隨著組織衰老而積累的觀點。特別是在觀察到組蛋白伴侶 HIRA 的地方。組蛋白伴侶是組蛋白結合蛋白，參與組蛋白組裝成核小體，其活性已被用於確定染色質結構和功能。特別是，HIRA 與轉錄啟用有關，並且已知在異染色質形成中發揮進化上保守的作用。實驗資料表明，HIRA 在衰老的狒狒皮膚中要麼表達增加，要麼發生調控。鑑於觀察到異染色質總體下降，但在特定位點增加，因此有人提出，衰老還與染色質結構重塑有關。
沉默資訊調節蛋白 2 (Sir2) 被發現有助於 rRNA 基因和端粒的沉默過程。隨著酵母的衰老（Sir2 存在於酵母中），這種能力會減弱。這種能力的減弱導致 rDNA 陣列從基因組中切除，從而產生環狀遊離 DNA。如果 Sir2 繼續正常發揮作用，這些陣列就會被抑制，酵母的壽命就會延長。Sir2 似乎並不直接影響某些生物體的壽命，但 Karberlein 對出芽酵母的研究表明，沉默蛋白 Sir2 是壽命的一個限制性因素；刪除 Sir2 會縮短壽命，而基因的額外複製會延長壽命。一些證據表明，Sir2 同源物 SIRT1 和 SIRT6 在管理對 DNA 損傷和細胞壓力的反應中起著非常重要的作用。Sir2 的直系同源物在許多物種中（包括線蟲和果蠅）具有抗衰老功能，但機制似乎不涉及這些物種中的 rDNA 環。
SIRT1 透過對 H1K26、H3K9 和 H4K16 進行去乙醯化來改變染色質。對小鼠的實驗結果表明，SIRT1 結合重複性元件。在氧化性 DNA 損傷後，SIRT1 在全基因組範圍內重新分佈到損傷部位。在損傷部位，SIRT1 對 H1 進行去乙醯化，從而促進 DNA 修復。SIRT1 的表達隨著年齡增長而下降，並且與小鼠早衰相關。然而，SIRT1 對哺乳動物衰老的實際影響尚未確定，因為它包含許多非染色質底物。
SIRT6 也似乎參與修復受損的 DNA，這一事實也得到了以下事實的進一步證明，即缺乏 SIRT6 的人類細胞更容易受到 DNA 損傷劑的影響。SIRT6 透過對 C 末端結合蛋白相互作用蛋白進行去乙醯化來幫助同源重組。SIRT6 還引導 PARP-1，它是對 DNA 損傷的第一響應者之一。SIRT6 水平低會使 Werner 解旋酶功能失效，從而促進端粒功能障礙。
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