研究⼈员发现逆转衰⽼的新⽅法

作者: Gemma Conroy

来源: Nature Portfolio

发布日期: 2023-04-30 22:20:49

《⾃然》发表的研究指出,衰⽼影响细胞过程的⽅式在不同⽣命体中似乎是⼀致的,研究结果有助于解释衰⽼加速的原因并揭示逆转衰⽼的⽅法。研究团队分析了五种⽣物的全基因组转录变化,发现RNA聚合酶II的移动速度随衰⽼加快,精准度下降,更容易出错。此外,限制饮⻝和抑制胰岛素信号转导能减慢Pol II的移动速度,延长寿命。研究还发现,衰⽼细胞含有的核⼩体更少,这为Pol II的加速扫除了障碍。

《⾃然》4⽉12⽇发表的⼀项研究指出,⼈类、果蝇、⼤⿏、⼩⿏和线⾍——在这五种不同的⽣命体中,衰⽼影响细胞过程的⽅式似乎是⼀致的。研究结果或有助于解释是什么加速了衰⽼,同时揭示逆转衰⽼的⽅法。澳⼤利亚新南威尔⼠⼤学的⽣物化学家Lindsay Wu说:“这项研究打开了⼀个新的基础领域,有助于解释我们如何衰⽼和为何会衰⽼。”

在动物衰⽼的过程中,细胞内的各种分⼦过程会越来越不可靠——基因突变愈加频繁,染⾊体末端会折断,变得更短。德国科隆⼤学的计算⽣物学家Andreas Beyer说,许多研究都探索过衰⽼对基因表达的影响,但很少有研究聚焦衰⽼会如何影响转录——即遗传信息从蓝图DNA链复制到RNA分⼦的过程。

为了搞清楚这个问题,Beyer和同事分析了5种⽣物的全基因组转录变化,这5种⽣物体是位于不同成年年龄的线⾍、果蝇、⼩⿏、⼤⿏和⼈类。团队测量了衰⽼会如何改变RNA聚合酶II(Pol II,催化转录的酶)在合成RNA拷⻉时沿DNA链的移动速度。他们发现,平均⽽⾔,这5种⽣物体的Pol II移动速度都会随衰⽼加快,⽽精准度会下降,也更容易出错。

Beyer说:“我们在读⻓和参考基因组之间观察到了更多的错配。”此前研究显示,对很多动物来说,限制饮⻝和抑制胰岛素信号转导能延缓衰⽼、延⻓寿命;为此,研究团队分析了这些指标对Pol II的速度是否有任何影响。在胰岛素信号转导基因有突变的线⾍、⼩⿏、果蝇中,Pol II的移动速度会减慢。在喂养低热量饮⻝的⼩⿏中,这种酶的移动速度也同样变慢了。然⽽,Pol II的速度变化是否会影响寿命才是终极问题。

Beyer和他的团队追踪了携带能减慢Pol II速度的突变的果蝇和线⾍的存活率,发现这些动物的寿命⽐它们的⾮突变同类要⻓10%到20%。当团队利⽤基因编辑技术逆转线⾍的突变时,这些线⾍的寿命也缩短了。Beyer说:“这确实建⽴了某种因果关系。”研究团队想知道Pol II的加速是否能⽤DNA在细胞内组装⽅式的结构变化来解释。

为了尽可能缩⼩它们占据的空间,⼤量遗传信息紧密围绕在组蛋⽩周围,形成⼀束束的核⼩体。团队通过分析⼈肺细胞和⼈脐静脉细胞发现,衰⽼细胞含有的核⼩体更少,这为Pol II的加速扫除了障碍。当团队增强这些细胞内组蛋⽩的表达时,Pol II的移动速度就会减慢。在果蝇中,组蛋⽩⽔平升⾼似乎能延⻓其寿命。

这确实是⼀项令⼈激动的研究,它证明了衰⽼机制在亲缘关系较远的物种之间也是⼀致的,英国格拉斯哥⼤学研究哺乳动物衰⽼的Colin Selman说道。研究还打开了新的⼤⻔,今后有望探索Pol II作为延缓衰⽼的药物靶点。之前的研究已经在癌症等许多疾病中发现过Pol II转录过程的变化,靶向Pol II和使Pol II加速的分⼦的药物也已研发问世。

Selman说:“接下来或许有机会改变其中⼀些药物的⽤途,探索它们对衰⽼的影响。”

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