持久力

運動後、エンハンサーのエピジェネティックな変化により、数百の筋肉遺伝子の長期的な発現が変化する。これには、全身循環に分泌されるタンパク質やその他の産物を生成する遺伝子が含まれ、その多くは内分泌メッセンジャーとして機能する可能性がある。^{[ 12 ]}発現が変化した817個の遺伝子のうち、それらの遺伝子によって生成されるタンパク質のうち、157個（ Uniprotによる）または392個（ Exocartaによる）が筋肉から分泌されることが知られている。持久力タイプの運動から4日後、多くの遺伝子でエピジェネティックに制御された発現が持続的に変化している。 ^{[ 12 ]}変化した4つの経路は、血小板/凝固系、認知系、心血管系、および腎臓系であった。これらの遺伝子のエピジェネティック制御は、これらの遺伝子のエンハンサーの上流のDNA制御配列のエピジェネティックな変化によって示された。

上方制御された遺伝子では、それらの上方制御された遺伝子を制御するエンハンサーに位置するヌクレオソームのヒストン3リジン27（H3k27ac）にエピジェネティックなアセチル化が付加され、下方制御された遺伝子では、それらの遺伝子を制御するエンハンサーに位置するヌクレオソームのH3K27からエピジェネティックなアセチル化が除去された（図「転写活性化のためにヒストン尾部が設定されたヌクレオソーム」を参照）。大腿外側広筋の生検では、運動トレーニングプログラム開始前のベースラインで13,108個の遺伝子の発現が示された。座りがちな23歳の白人男性6人が、運動プログラム（固定式自転車に60分間乗るセッションを週5日、6週間）に参加する前に大腿外側広筋の生検を行った。運動プログラム完了から4日後、同じ筋肉の生検では遺伝子発現が変化しており、641個の遺伝子が上方制御され、176個の遺伝子が下方制御されていた。 Williamsら^{[ 12 ]}は、491のエンハンサーと268の遺伝子を含む599のエンハンサー遺伝子相互作用を特定し、運動トレーニング後にエンハンサーとそれに接続された標的遺伝子の両方が協調的に上方制御または下方制御されることを示しました。

持久力トレーニングは、エンハンサー内のCpG 部位のエピジェネティックなDNA メチル化または脱メチル化を介して、筋肉の遺伝子発現も変化させます。 ^{[ 13 ]} Lindholmら による研究^{[ 13 ]}では、27 歳で運動習慣のない男女のボランティア 23 名が、3 か月の間、片足のみで持久力トレーニングを行いました。もう一方の足は、トレーニングしていない対照足として使用されました。トレーニング開始前と最後のトレーニング セッションの 24 時間後に、両足の大腿外側広筋から骨格筋生検が採取されました。トレーニングしていない足と比較して、持久力トレーニングを行った足では、ゲノム全体で 4,919 箇所で有意なDNA メチル化の変化が見られました。変化した DNA メチル化部位は、主にエンハンサーにありました。RNAシーケンスを使用した転写解析により、4,076 個の差次的発現遺伝子が特定されました。

転写が亢進した遺伝子は、DNAメチル化が有意に減少したエンハンサーと関連しており、一方、転写が抑制された遺伝子は、DNAメチル化が増加したエンハンサーと関連していた。本研究では、メチル化が増加したエンハンサーにおける差次的メチル化部位は、主に筋肉の構造リモデリングとグルコース代謝に関与する遺伝子と関連していた。エンハンサーにおける差次的メチル化減少部位は、炎症/免疫プロセスおよび転写調節に関与する遺伝子と関連していた。