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目的:表观遗传相关代谢物(epigenetics related metabolites)是与表观遗传修饰相关的,在酶与非酶反应中直接的底物或辅因子,它们在表观遗传调控中决定了表观遗传修饰的方式与作用强度。我们把这些表观遗传相关代谢物的集合称作表观遗传代谢组(epigenetic metabolome)。研究发现在特定疾病状态下某些表观遗传代谢相关代谢物水平发生改变,补充或限制某些表观遗传相关代谢物能够影响疾病的发生进展,因此,表观遗传代谢组与疾病密切相关。目前对于表观遗传的研究注重于直接研究某一种单一修饰,受方法学的限制,尚未有研究专门从代谢的角度系统性地研究表观遗传相关代谢产物对表观遗传学的作用。代谢组学可从底物、辅因子的角度一次性评估多种修饰能否发生的可能性和修饰酶的活性。所以本实验的目的是基于高效液相色谱串联质谱法建立系统性的靶向代谢组学方法,用以测定生物样本中的表观遗传代谢组。方法:依据表观遗传修饰作用方式和相关的酶,我们整理了DNA和组蛋白甲基化、去甲基化,组蛋白乙酰化(及其他酰基化)、去乙酰化,O-连接的糖基化相关代谢物,共五类34种。根据化合物的结构与极性,将整理的表观遗传相关代谢物分为辅酶A类和吡啶二核苷酸及其他类两组。辅酶A类包括乙酰辅酶A在内的10种酰基辅酶A,吡啶二核苷酸及其他类包括NAD+(NADP+)/NADH(NADPH),S-腺苷酸甲硫氨酸(S-Adenosyl methionine,SAM),S-腺苷同型高半胱氨酸(S-Adenosyl-L-homocysteine,SAH),α-酮戊二酸(α-Ketoglutaric acid,α-KG),琥珀酸,富马酸,N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,N-GlcNAc)等代谢物。在液相色谱系统中,使用Acquity UPLC BEH C18柱和Acquity UPLC HSS T3柱进行代谢物分离,以不同比例的水/乙腈作为流动相,引入改性剂乙酸铵与离子对试剂乙酸二丁基铵(Dibutylammonium Acetate,DBAA)进行梯度洗脱。质谱方法中采用多反应监测模式(MRM)鉴定化合物。建立各化合物对应的标准曲线,完成方法学验证。用以甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为萃取试剂的方法前处理各生物样本,测定数据导入MultiQuant Software 3.02软件进行分析定量。结果:本实验所建立辅酶A类方法定量范围为31.25ng/ml-2000ng/ml,曲线相关系数绝大多数大于0.995,日内及日间精密度小于20%,准确度在95%-115%之间。吡啶二核苷酸及其他类代谢物方法定量范围为62.5ng/ml-2000ng/ml,曲线相关系数大于0.995,日内及日间精密度小于20%,准确度在90%-105%之间。通过该方法对衰老小鼠肝脏中表观遗传代谢组进行测定,我们发现甲硫氨酸、S-腺苷酸同型半胱氨酸,富马酸,UDP-GlcNAc,FAD+等代谢物水平降低,根据代谢物水平变化,推测衰老过程中O-GlcNAc糖基化,LSD1酶及jmj-KDMs酶调节的组蛋白去甲基化降低。结论:我们建立了一个基于高效液相色谱串联质谱的测定生物样本中表观遗传代谢组的方法,并在衰老小鼠模型上进行了应用。本方法覆盖了表观遗传修饰相关的大多数代谢产物,且具有高灵敏度、高精准度的特性,适用于针对表观遗传代谢组的系统性研究。发现了一些差异性的代谢物并以此推断一些表观修饰模式可能的变化。