《The FEBS Journal》：The epigenetic landscape of skeletal muscle in response to exercise and aging
骨骼肌表现出显著的塑性特征，能够适应运动训练刺激，同时也易受衰老带来的有害效应影响。这种可塑性的核心基础是表观遗传过程，其共同促进染色质重塑，进而改变DNA的可及性以调控基因表达。大量研究证据表明，急性运动是表观遗传重塑的强效诱导因子，能够引发基因特异性改变，转录激活运动应答基因。这些表观遗传过程包括DNA甲基化和多种组蛋白修饰，它们对运动诱导的信号级联反应及线粒体相关代谢物高度敏感，共同表明运动可通过调控核与线粒体表观基因组来调节基因表达。然而，衰老具有独特的表观遗传特征，这很可能驱动了衰老过程中观察到的基因表达改变。目前关于运动对衰老进程中表观遗传调控的影响仍缺乏充分探索。为解析这两种表型的交叉机制并明确现有研究的空白，本综述讨论了骨骼肌中已报道的不同类型表观遗传修饰，以及它们在急性和慢性运动后发生的变化。此外，研究人员旨在分析线粒体表观遗传学及其在介导运动和衰老相关的线粒体-核互作改变中的作用。阐明表观基因组随年龄发生的适应性变化，以及运动在这些人群中的差异化效应，将有助于揭示衰老过程中基因调控的复杂性，更重要的是揭示运动如何通过调控这些过程来改善肌肉健康。
运动与衰老：表观遗传学视角
运动是可改善骨骼肌健康与整体福祉的成熟且强效的干预手段。作为一种瞬时应激源，运动通过钙、AMP、活性氧（ROS）等一系列第二信使激活多条上游信号级联通路，共同驱动急性运动期间的转录改变。恢复期发生的转录组变化最终介导了慢性运动的获益效应，而这些基因在基因组中的可及性，对促进其表达及后续运动诱导的适应性改变至关重要。
在基因表达的复杂调控网络中，表观遗传学在运动生理学领域日益被认为是该过程的核心参与者。表观遗传学指在不改变DNA序列本身的前提下调控基因表达的过程，由统称为“表观基因组”的化学修饰介导。研究表明表观基因组可对运动产生显著重塑，深刻影响染色质重塑及后续的DNA可及性。这一现象在衰老人群中可能尤为重要，衰老个体的全局基因表达相较于年轻个体发生显著改变，这些改变介导了许多细胞过程的失调性转换，共同促进了衰老骨骼肌中观察到的多种功能扰动。尽管已有大量研究致力于解析衰老肌肉的机制，但针对该人群的的运动诱导表观遗传重塑的机制认知仍不充分，提示表观遗传修饰很可能是运动诱导多种适应性的潜在基础，强调了在该新兴领域开展深入研究的必要性。
表观基因组研究：生命的上层调控
为确保基因组DNA在细胞核内有序且致密地组装，DNA缠绕于一组被称为组蛋白的特化蛋白上。组蛋白是带正电荷的蛋白质，组合后作为结构支架调控基因组的包装。DNA像串珠上的珠子一样，以约1.65圈、对应约146个碱基对的长度缠绕在组蛋白八聚体核心上形成核小体。连续排列的核小体阵列进一步折叠形成染色质纤维，再凝缩为染色体。
除压缩DNA的功能外，组蛋白也是表观遗传修饰的关键位点。Vincent Allfrey在20世纪60年代的奠基性工作首次发现组蛋白可发生翻译后修饰，并可能影响基因表达。Karolin Luger后续完成的高分辨率核小体成像显示，组蛋白具有独特的N端尾部，是这些修饰的主要发生区域。值得注意的是，尽管已知的组蛋白修饰种类正快速增加，但其功能的精确解析仍处于起步阶段。目前研究最充分的修饰包括乙酰化、甲基化和磷酸化。
组蛋白修饰：微小标记，深远影响
乙酰化：松弛时刻
自1964年首次被报道以来，组蛋白乙酰化因其在改变DNA构象中的重要作用成为活跃的研究方向。乙酰化可作为多种蛋白质的正常翻译后修饰发生，但组蛋白乙酰化占细胞内总乙酰化残基的约74%。乙酰化是由组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）介导的可逆过程，分别催化乙酰基团的添加与移除，这两类蛋白常被称为“书写者”和“擦除者”。乙酰化通常促进染色质松弛为“开放”状态，而去乙酰化则将染色质紧缩为“关闭”状态。这是因为乙酰基团添加后，组蛋白尾部带正电的赖氨酸被屏蔽，减少了带负电的DNA与组蛋白之间的相互作用。乙酰化不仅限于组蛋白尾部，也可发生于球状核心，进而促进染色质重塑。Tse及其同事的研究显示，组蛋白乙酰化通过干扰高阶染色质折叠提高DNA可及性，可使转录增强高达15倍。这种重塑状态被称为常染色质，通常更易于被RNA聚合酶等转录机器接近靶基因启动转录。与之相对，异染色质是致密的DNA区域，通常位于转录不活跃的区域，1928年Heitz首次通过染色差异展示了二者的致密性区别。
甲基化：修饰位点决定功能
组蛋白乙酰化常与其他组蛋白修饰协同精细调控转录应答。在这些翻译后修饰中，组蛋白甲基化是研究较为充分的类型。1964年Murray首次发现小牛胸腺组蛋白可在赖氨酸残基发生甲基化。约40年后Rea及其同事证实组蛋白甲基转移酶（HMTs）负责该修饰，且其作用可通过异染色质形成动态抑制靶基因。HMTs利用S-腺苷甲硫氨酸（SAM）和ATP催化将甲基基团添加到靶残基上。相反，组蛋白去甲基化由组蛋白去甲基化酶（HDMs）介导，这类酶在HMTs被发现4年后才被鉴定，也被称为“擦除者”，催化甲基基团的移除，并与活跃转录相关。需注意与通常关联基因激活的乙酰化不同，单甲基化、二甲基化和三甲基化可促进转录激活或抑制，具体取决于修饰位点。例如，组蛋白H3第4位赖氨酸三甲基化（H3K4me3）在转录起始位点附近和编码区已被证实与RNA聚合酶结合及基因激活呈正相关。而H3第9位赖氨酸二甲基化和三甲基化（H3K9me2/3）在转录起始位点附近则与基因沉默和异染色质组织相关。这种差异化效应通过不同的机制分别激活和抑制基因表达，体现了该翻译后修饰的复杂性。
运动诱导的组蛋白修饰：衰老是否会改变重塑模式？
尽管骨骼肌衰退是自然衰老周期的必然部分，研究人员已尝试开发多种新型干预手段改善衰老肌肉表型，但目前尚无单一干预可延长寿命或逆转生物学衰老，规律运动是唯一可改善健康寿命和生活质量的手段。历史上曾认为运动因增加代谢应激会缩短寿命，但现在明确运动诱导的瞬时代谢扰动可驱动支持整体健康的应答，这一现象被称为运动诱导的毒物兴奋效应。
解读运动后的“组蛋白密码”对理解表观基因组如何调控运动应答基因至关重要。尤其需要明确的是，这些模式是否随衰老持续存在，还是呈现出完全不同的模式，从而导致常见的基因表达改变。
乙酰化
尽管已在多种衰老模型中观察到组蛋白乙酰化的改变，但骨骼肌相关研究十分有限。骨骼肌中HDAC4、HDAC5和HDAC7因其在肌生成分化中的作用受到广泛关注。HDACs可与肌细胞增强因子2（MEF2s）物理结合，抑制其转录活性，进而抑制成肌细胞内的肌生成基因表达，且该过程不依赖HDACs的催化活性，提示可能是通过直接结合实现功能性置换。
研究显示衰老骨骼肌中HDACs表达上调，被认为是肌肉萎缩和损伤的重要介导因子。河豚毒素诱导的神经沉默是用于模拟废用性肌萎缩的模型，该模型中HDAC4显著升高。肌肉中过表达HDAC4可诱导肌肉萎缩并减小肌纤维横截面积（CSA），而HDAC4缺陷小鼠则显示E3泛素连接酶Murf-1和Atrogin-1的表达降低，减弱了年龄相关的肌肉萎缩，共同凸显了HDACs在肌肉丢失中的作用。与之相反，HAT p300的表达和活性在衰老过程中显著降低。p300是转录因子叉头框转录因子O3a（FOXO3a）的重要上游调控因子，后者在静息状态的衰老骨骼肌细胞核内表达上调。核内FOXO3a可结合靶萎缩基因的启动子区域并促进其表达，包括Murf-1和Atrogin-1。但p300可乙酰化FOXO3a，阻止其核转位及后续转录活性。这表明衰老可能通过特定的调控程序同时调节HDACs和HATs的表达，介导组蛋白低乙酰化及后续与肌肉萎缩相关的衰老相关基因表达模式。
在衰老相关肌肉萎缩的其他驱动因素中，线粒体含量减少已被广泛证实。过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）常被称为线粒体生物发生的 master regulator，可共激活一系列参与线粒体网扩张的转录因子。MEF2已被证实可结合PGC-1α的启动子区域并正向调控其转录。考虑到HDAC4调控MEF2活性的现象，提示HDACs可能参与线粒体生物发生的调控。事实上，药物抑制HDACs可促进包括线粒体转录因子A（TFAM）和PGC-1α在内的多种线粒体生物发生标志物的mRNA及蛋白表达上调，增加骨骼肌线粒体含量、最大摄氧量（VO2max）和氧化型慢肌纤维数量，表明HDACs确实可通过PGC-1α介导的机制调控线粒体含量。鉴于衰老骨骼肌常表现为线粒体含量减少、肌肉萎缩和细胞衰老增加，抑制HDACs可能是缓解年龄诱导肌肉退化的有前景的治疗策略。有趣的是，运动是抑制HDAC活性的强效干预。尽管急性运动后HDAC4基因呈现低甲基化，但乳酸已被证实可抑制HDAC活性并诱导组蛋白高乙酰化，提示运动期间存在多种HDAC调控模式。重要的是，急性运动可激活多种通路共同影响染色质动力学，包括Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CAMK）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和能量感受器激酶AMP激活的蛋白激酶（AMPK）。
磷酸化：标记传递
CAMK
染色质重塑还受运动应答激酶的进一步增强，包括CAMK、MAPK和AMPK。激活后CAMK转位至细胞核，直接磷酸化HDAC4/5，促进其核输出。CAMK介导的磷酸化暴露了HDAC4/5的核输出信号，使其穿梭至胞质。与此一致，急性运动可降低核HDAC表达，并增强H3第36位赖氨酸（H3K36）的乙酰化，该位点是转录延伸的经典标志。此外CAMK可介导组蛋白H3的磷酸化，这是H3第14位赖氨酸（H3K14）乙酰化及后续特定启动子区域转录的功能信号。这些结果共同表明CAMK是重塑诱导基因表达的重要介导因子。
MAPK信号通路
HDAC4/5可结合上游激酶，进而驱动运动常见的其他下游激酶激活。HDAC4可结合并去乙酰化MEKK2和MEKK4，二者是细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun N末端激酶（JNK）和p38信号通路激活所必需的。虽然该信号可诱导c-fos和c-jun上调，二者可共同介导萎缩基因表达，但JNK和p38 MAPK可促进运动观察到的多条信号级联激活。例如p38和JNK MAPK均可磷酸化激活转录因子2（ATF2），该蛋白可结合PGC-1α的启动子区域，进而增强线粒体生物发生。此外ERK和JNK均可磷酸化抗氧化相关转录因子核因子红细胞2相关因子（Nrf-2），诱导其核转位。这表明运动诱导的HDAC穿梭可能支持激酶激活及运动观察到的正向适应性，包括抑制萎缩基因表达、支持线粒体生物发生和上调抗氧化应答。
有趣的是，衰老肌肉静息状态下p38和JNK MAPK表达升高，这可能与年龄相关的肌肉质量和功能丢失有关。事实上p38和JNK的持续激活与骨骼肌的多种失调表型相关，包括肌肉萎缩、氧化应激和蛋白质聚集，凸显了其仅在急性运动中瞬时激活的重要性。重要的是，尽管运动可在年轻肌肉中强效激活p38和JNK，但该现象随衰老出现减弱甚至完全消失，提示运动诱导的染色质重塑可能在衰老时减弱。尽管如此，衰老肌肉仍可对训练产生适应，表现出显著的基因表达改变。但目前关于慢性运动叠加年龄对组蛋白修饰的影响仍知之甚少，是现有研究的显著空白。
AMPK
运动后另一个被激活并转位至细胞核的重要激酶是AMPK。激活后AMPK可转位至细胞核并磷酸化HDAC5，促进其核输出，增强H3第9位赖氨酸（H3K9）的乙酰化，该残基与转录前起始复合物（PIC）的组装密切相关。此外核AMPK可直接磷酸化组蛋白H2B，增强AMPK应答基因的RNA聚合酶占据率，共同强调了AMPK在染色质重塑中的关键作用。AMPK还与Sirtuins（SIRTs）的激活直接相关，SIRTs是一类可去乙酰化组蛋白和靶蛋白的独特蛋白家族。例如SIRT1可去乙酰化启动子区域的H4第16位赖氨酸（H4K16），该标记此前与异染色质形成相关，提示SIRT1可能参与染色质压缩。SIRT1还可结合连接组蛋白H1并介导其去乙酰化，也可能参与高阶核小体折叠。SIRTs的核心功能是依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）作为辅因子。AMPK信号可通过NAD+补救途径提高NAD+/NADH比值。事实上，药物的AMPK激活和运动诱导的AMPK激活均可增强NAD+补救途径限速酶烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）的转录，提示AMPK强力支持SIRT活性。此外AMPK可磷酸化SIRT1，增强其活性及后续对PGC-1α的去乙酰化。该翻译后修饰可增强PGC-1α的激活，因为PGC-1α可被通用控制非阻遏蛋白5（GCN5）大量乙酰化从而抑制其转录活性。抑制AMPK可减少SIRT1介导的PGC-1α去乙酰化，进一步验证了该轴的存在。
尽管PGC-1α未直接与NAD+补救途径关联，但其参与NAD+的生物合成，缺失PGC-1α可显著降低NAD+中间体烟酰胺（NAM）的水平，进而减少总NAD+含量。由于AMPK位于PGC-1α的上游，阐明驱动AMPK活性的关键调控因子将为AMPK介导的表观遗传重塑提供重要见解，尤其是考虑到运动后AMPK活性随衰老出现减弱。一个潜在的潜在机制是SIRT1活性和NAD+水平均随衰老降低。尽管SIRT1与AMPK的功能联系无疑是多面的，但SIRT1可去乙酰化肝激酶B1（LKB1），增强下游AMPK的激活，提示SIRT1可能是AMPK功能所必需的。为支持衰老人群中SIRT1的最佳功能及后续AMPK功能，运动可能是可行的策略。急性运动可增加NAMPT mRNA，慢性运动可增加NAMPT蛋白、NAD+水平，并使SIRT1活性提升至与年轻肌肉相似的程度。这些结果共同表明运动可激活SIRT1-AMPK-PGC-1α轴，可能对运动诱导的染色质重塑产生重要影响。
甲基化
组蛋白甲基化是骨骼肌中对运动高度响应的动态过程。因此评估多种运动应答基因的甲基化状态可为表观遗传修饰如何参与基因表达提供重要见解。染色质免疫沉淀（ChIP）实验显示，运动后PGC-1α的启动子区域会发生多种组蛋白修饰，进而调控基因可及性。例如激活型组蛋白甲基化标记H3K4me3在转录起始位点富集，而转录抑制型甲基标记H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）显著降低，这与力竭运动后PGC-1α mRNA升高相对应，提示特定的甲基化模式与mRNA表达呈正相关。与此一致，耐力训练可增强肌球蛋白重链7（MHC7）启动子区域附近的H3K4me3，对应mRNA和蛋白表达升高，提示耐力运动可激活调控肌纤维类型转换的表观遗传机制，这也是该训练模式的常见表现。单细胞多组学分析进一步揭示了染色质可及性在纤维类型特异性适应中的作用，急性耐力运动后所有三种肌纤维类型的溶酶体和线粒体相关通路靶点的染色质可及性和mRNA表达均显著上调。
运动后AMPK激活可调控多种组蛋白甲基转移酶（HMTs）和组蛋白去甲基化酶（HDMs）。例如AMPK可磷酸化Zeste同源增强子2（EZH2），该HMT负责催化启动子区域H3K27的甲基化，发挥沉默靶基因的作用。EZH2的磷酸化导致H3K27甲基化降低，提示运动可能削弱EZH2活性从而支持运动后基因表达。训练也可降低EZH2蛋白总量，提示总含量的减少可能驱动这些适应性。与此一致，H3K27me3特异性去甲基化酶Jumonji结构域包含蛋白3（JMJD3）显著减少，共同提示运动可能通过AMPK-EZH2激活改变基因可及性。
衰老应答中，某些HMTs如G9a在衰老肌肉中表达上调。G9a可介导H3K9me2和MyoD蛋白的甲基化，从而增强异染色质形成并抑制MyoD的转录活性。有趣的是，肌肉特异性敲低G9a可减轻去神经支配诱导的萎缩并减缓年龄相关的肌肉丢失，提示G9a可能通过肌发生和萎缩相关通路参与年龄诱导的肌肉消耗。EZH2和H3K27me3在衰老肌肉中也显著升高，表明多种甲基化酶可能共同参与衰老相关的基因改变。但需注意截至目前尚无研究检测组蛋白甲基化在衰老肌肉中的作用。
运动诱导的DNA修饰：甲基化编年史
DNA甲基化（5-甲基胞嘧啶，5mC）
DNA甲基化指由DNA甲基转移酶（DNMTs）介导、利用S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体，将甲基基团共价添加到胞嘧啶碱基上的过程。该过程倾向于发生在CpG岛，即DNA同一条链上长约1800 bp的胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）连续区域。这些岛屿的G+C含量约为50%，散在分布于基因的5′到3′端，跨越内含子、外显子和转录起始位点。超过70%的启动子区域存在CpG岛，优先位于广泛表达的基因（如β-肌动蛋白和乳酸脱氢酶）的转录起始位点附近，提示该独特区域可能参与基因调控。与此一致，CpG岛缺乏核小体占据，H3和H4乙酰化水平更高，且结合更多RNA聚合酶，相比非CpG DNA更易被DNase消化，表明这些区域更“开放”以支持转录。与TATA盒和GC富含盒等调控高度受控基因表达的特定共有序列不同，CpG岛缺乏这些元件，属于可塑性或适应性启动子区域，能够通过物理重塑转录起始位点调控转录活性。通常认为CpG岛的高甲基化会抑制转录，CpG甲基化可降低启动子活性及后续mRNA表达，验证了该效应。
甲基化后，5-甲基胞嘧啶（5mC）可转化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）。该表观遗传标记于20世纪50年代被发现，但负责该转化的蛋白人十-十一易位蛋白1（TET1）直到2009年才被鉴定。敲除（KO）TET1可显著降低5hmC，而过表达（OE）则可增加小鼠基因组中5hmC丰度，明确了二者的关系。5hmC仅占总胞嘧啶碱基的15%，为DNA甲基化和基因调控增加了另一层复杂性。目前主流观点认为5hmC可能促进DNA去甲基化，从而介导持续性基因表达。Guo及其同事证明5hmC残基在TET1存在时发生强效去甲基化，且与常染色质构象呈正相关。与此一致，DNMT1对5mC的亲和力比对5hmC高50倍，使胞嘧啶甲基化降低90%以上，共同提示5hmC是低甲基化及后续基因表达的强驱动因子。C2C12成肌管急性刺激后，靶基因启动子区域的5hmC立即升高，30分钟后对应mRNA升高，表明该修饰先于基因表达发生，可能发挥增强运动应答基因的作用。
多项研究证实运动可改变DNA甲基化状态。年轻个体急性运动可诱导全局低甲基化，可能是增强基因可及性的潜在机制。基因特异性低甲基化也有报道，尤其是PPARGC1a和TFAM在运动期间发生低甲基化，对应运动后3小时mRNA升高，提示去甲基化增强了恢复期的基因表达。这一趋势在PPARGC1a启动子甲基化与PPARGC1a mRNA的负相关中得到进一步验证。体外咖啡因处理可导致这些启动子的低甲基化，提示运动诱导的钙释放可能是背后的驱动力。丹曲林可阻断肌浆网钙释放，减弱咖啡因诱导的PGC-1α和柠檬酸合酶基因表达，进一步提示钙参与该机制。该效应还可能具有强度依赖性，高强度骑行比低强度骑行引起的低甲基化程度及对应基因表达更高。急性运动后DNMT3表达也降低，共同提示DNMT表达可能介导支持基因表达的低甲基化改变。但需注意并非所有靶基因的甲基组都随运动发生改变，表明只有特定基因会通过表观遗传修饰诱导基因表达。
训练后该趋势似乎持续存在以支持运动诱导的适应性。具体而言，人类骨骼肌耐力训练后全局观察到启动子区域CpG岛低甲基化。基因特异性改变方面，慢性肌肉收缩后PPARGC1a DNA低甲基化，对应PGC-1α mRNA表达升高。耐力运动员也表现出更低的PPARGC1a甲基化水平。耐力训练还可降低电子传递链复合物I关键亚基编码基因NDUFC2的甲基化，与NDUFC2 mRNA负相关，且伴随线粒体密度增加，提示慢性运动与稳定的表观遗传重塑之间存在关联。此外骨骼肌可能对早期肥大性抗阻运动存在表观遗传记忆。Sharples及其同事发现停训期间低甲基化持续存在，复训后进一步增强，尤其是与PI3K-AKT通路相关的基因，提示表观遗传重塑在停用期持续存在。但这也伴随线粒体相关基因的高甲基化和下调。尽管表观遗传重塑参与基因表达调控，但甲基组与蛋白质组之间的联系并不总是明确，例如Jacques及其同事未能发现DNA甲基化与蛋白水平的相关性，进一步证明蛋白水平受多种复杂机制调控，远超甲基组范畴，包括转录调控、翻译后修饰和降解通路。为充分阐明甲基组与蛋白质组的复杂协调关系，可能需要复杂的多组学分析来确定不同年龄阶段不同训练模式下的精确组学特征，这也凸显了整合复杂多组学数据集的荟萃分析的必要性。
衰老研究领域的核心挑战之一是准确测量生物学年龄，由于经费和调度限制，很难在干预后纵向监测单个个体、小鼠或细胞的全生命周期。为应对这一挑战，研究人员采用精密的表观遗传时钟，基于甲基组和组蛋白数据集预测年龄。整合超过140个不同数据集的表观遗传时钟AltumaAge已为多项研究提供了年龄相关通路的定量测量，具有重要的生物学意义，因为衰老的特征是表观基因组的渐进性改变，也称为表观遗传漂移。这些改变共同破坏基因调控网络，进而失调转录活性和细胞稳态。在表观遗传漂移的特征中，甲基组的变异性是研究最为充分的。这表明分析表观遗传漂移组分的表观遗传时钟可为特定研究结果提供背景信息，使其能在更广泛的衰老框架下得到解读。
学界普遍接受的观点是全局DNA甲基化随年龄增长而增加，呈现相对于年轻肌肉的CpG高甲基化总体趋势。具体而言，PPARGC1a和COX7A1的启动子区域在衰老骨骼肌中富集甲基化，对应mRNA降低。这伴随多种DNMTs的上调，提示这可能是线粒体含量丢失的可能机制。尽管表观遗传重塑支持衰老过程中线粒体网的扰动，但运动已被证实可缓解这一现象。事实上终身运动可诱导全基因组靶启动子的低甲基化，包括三羧酸循环相关基因和抗氧化基因如过氧化氢酶（Catalase）和超氧化物歧化酶2（SOD2）。有趣的是，这与久坐老年男性相比，线粒体相关和抗氧化相关蛋白升高相对应，提示终身运动可通过表观遗传重塑对抗年龄相关的线粒体含量和功能丢失。即使是晚年开始的锻炼也对年龄相关的线粒体缺陷有益。老年小鼠耐力训练后PGC-1α显著低甲基化，其甲基化水平与年轻小鼠相当，重叠出现多种线粒体相关蛋白升高，以及全局启动子低甲基化的适度转变，共同表明不同生命阶段的运动干预均可获益。重要的是，人体研究也报告了训练干预后的类似结果，衰老肌肉训练后出现全局低甲基化，使甲基组恢复到年轻未训练者的水平。这种交叉性凸显了啮齿动物研究在解析甲基组调控基因表达作用中的转化相关性。
线粒体表观遗传学：线粒体DNA与“线粒体基因组”
尽管文献中常描述mtDNA为“裸露”的，因其周围无组蛋白包裹，但mtDNA与多种蛋白质结合共同调控其包装和整体完整性。这种蛋白质与DNA的组合被称为拟核，该结构共同保护mtDNA免受过氧化氢等应激源的损伤。在这些蛋白中，TFAM的描述最为充分，其与mtDNA的结合比例高达900:1，几乎完全覆盖mtDNA。除保护作用外，TFAM还调控mtDNA的压缩和包装。
与核DNA类似，mtDNA也被证实可发生甲基化。Nass及其同事的奠基性工作显示分离的线粒体裂解液具有甲基化酶活性，可支持甲基胞嘧啶的产生。此外DNMT1可能驱动该甲基化酶活性，因其含有线粒体靶向序列（MTS），可与mtDNA相互作用以维持稳态甲基化。尽管已在多种哺乳动物模型中报道mtDNA甲基化，但也需注意亚硫酸氢盐测序方法可能因mtDNA存在复杂的二级结构而高估甲基化程度，提示可能需要多种方法才能准确定量线粒体甲基组。
甲基化可发生于D环区域，该独特区域包含复制原点，允许DNA聚合酶γ（Pol-γ）结合。有趣的是，D环的甲基化程度显著低于下游编码区域如16S rRNA基因，提示D环的低甲基化可能是支持mtDNA复制和转录的机制，类似于核启动子如PGC-1α。此外D环甲基化在抗阻训练后降低，也随年龄增长降低，提示该区域的表观遗传重塑可能是驱动运动和衰老相关mtDNA复制的机制。尽管存在重塑驱动，mtDNA的下降仍随衰老持续存在，共同提示除表观基因组外，还有其他调控机制主导mtDNA复制。
5hmC也存在于线粒体基因组中，同时存在TET1蛋白
