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PNAS:转座子影响衰老又出新成果,节食或可延长寿命

2016/09/15 来源:生物探索
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导读
近日,来自布朗大学在PNAS上发表一项研究,他们发现衰老果蝇中出现多种转位元件激活,并且这种激活可以被节食所减弱。防止转位元件激活可能在衰老引起的疾病治疗过程中有重要意义。


转座子是基因组中一段可移动的DNA序列,它可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置,在异染色质中含量丰富。近日,来自布朗大学的研究提出衰老过程的转座子理论。科学家认为,转座子是一个“无赖”的DNA元件,以至于它可以打破衰老细胞防守,在基因组其他地方插入自身DNA,造成细胞功能紊乱,影响寿命。这项研究发表在近日的PNAS杂志上。

此前研究表明,随着细胞衰老,致密的异染色质结构变得越来越松散,失去了对转座子的束缚能力。转座子因此脱离它们在染色体上的位置,移动到其他染色体上,从而干扰正常细胞功能。同时,科学家也证明一些干预措施,比如限制热量或者调控某种基因,可以明显延长实验动物的寿命。在这项研究中,实验人员进行了几个实验考察了转座子表达增强异染色质位点和衰老以及寿命的关联。

转座子在衰老细胞中表达增加,可以通过限制饮食缓解

在本研究中,科学家利用二代测序技术,发现衰老果蝇的头部和脂肪体内异染色体上的转位元件等基因转录水平上升。

转座子活性并非稳定地随着果蝇年龄的增长而上升。当果蝇达到一定的年龄,转座子的活性出现指数增长。实验数据表明,当果蝇接近死亡时,转座子活性才真正开始增强。

本研究给出了一种重要的干预措施来延长寿命,这种措施也是一种众所周知的养生途径——饮食限制。这个方法缓解了衰老诱导的异染色体上转座子等基因的表达量增加。

衰老引起的转座子表达增加可以通过干扰影响异染色质结构的基因来减弱

为了进一步探索转座子表达和寿命之间的关系,研究小组测试了一些影响异染色质结构的基因调控的影响,这些基因不仅存在于果蝇中,也存在于哺乳动物中。比如,增强Su(var)3-9基因的表达,有助于形成异染色质,可将果蝇的寿命由60天延长到80天。增强Dicer-2基因的表达,可以通过小RNA途径抑制转座子,同样明显延长寿命。

最后,研究人员发现了一种名为3TC的抗HIV的药物,它可以抑制转座子激活及移动到基因组的新位点之中,该药物在一定程度上延长Dicer-2基因突变的果蝇的寿命。

不过,根据这些结果科学家还不能确定转座子是引起衰老健康问题的主要原因。接下来,研究小组准备过表达转座子看它是否会损害健康,缩短寿命。或者用CRISPR基因编辑技术禁止转座子在基因组之间移动。如果这种干预措施可以影响寿命,那将能更好地说明问题。不过,尽管在本研究中转座子看上去在衰老过程中扮演着重要角色,研究人员仍然认为,有许多潜在机制都影响着衰老过程,转座子只是其中之一。

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