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中科院神经所解析个体之间衰老速度差异之谜

作者:文学论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-14

作者:黄鑫资料来源:科学网发布日期:2017/11/9 14:26336034

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中国科学院神经病学研究所分析个体之间衰老速度差异之谜

科学网11月9日讯(记者黄鑫)今天,《自然》(自然)杂志以神经科学研究所蔡石清课题组一篇长篇研究文章的形式发表了题为《胶质细胞-神经元信号的遗传多态性调节衰老速度》的研究工作

衰老是一个有机体的生理功能随着时间逐渐退化的过程。它是许多疾病的最大危险因素,如神经退行性疾病、癌症、糖尿病等。永生是人类几千年来一直努力追求的一个美好目标,对永生药物的探索从未停止。20世纪,随着分子生物学的发展,衰老研究进入了基因时代。目前,已经发现数百种基因可以延长动物的寿命。

寿命的延长应该基于延缓衰老和保持一定的生活质量。然而,最近的研究表明,长寿相关基因不一定能延缓动物行为退化。延长寿命而不改善老年人的生活质量将增加社会负担。随着人类预期寿命的延长和老龄化社会的到来,如何延缓衰老相关的功能退化,预防和治疗老年病已成为一个具有重大社会意义的科学问题,亟待解决。个体之间的衰老速度有明显的差异。大多数人的行为和认知随着年龄的增长而逐渐退化,有些人在80多岁时仍然保持着良好的活力。这一现象表明,研究个体衰老速度差异的遗传基础将为抗衰老提供重要线索,但相关研究尚未报道。

蔡石清的研究小组以秀丽隐杆线虫为模式生物,探索个体间衰老速度差异的遗传机制。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种能够独立生活的微小动物(成年体长仅为1毫米)。它的遗传背景清楚,生活史短,行为清楚。它是目前研究衰老的重要模式生物。许多调节衰老的重要信号途径首先在在线蠕虫中被发现。他们发现,世界各地的野生线虫随着年龄的增长和退化速度的加快,在雄性交配、摄食和运动能力方面存在显着差异。通过进一步研究,他们发现一种全新的神经肽(RGBA-1)及其受体(NPR-28)在编码基因中具有单核苷酸多态性(SNP),这导致了不同的行为退化率,例如野生型线虫的雄性交配。

深入研究发现,神经肽由神经胶质细胞释放,作用于5-羟色胺和多巴胺能神经元上的NPR-28受体,抑制蛋白质脱乙酰酶SIR-2.1介导的线粒体应激反应,从而调节线虫衰老速度。野生型菌株间的遗传多态性导致RGBA-1神经肽或NPR-28受体活性的不同分泌,这导致该信号通路的不同强度,并最终导致线虫的不同老化速度。他们还对RGBA-1和NPR-28编码基因所在的基因组区域进行了群体遗传学和进化分析,确定了RGBA-1和NPR-28的祖先等位基因(等位基因)形式,并证明了这两个基因所在的遗传区域可能在进化过程中被积极选择。

研究人员蔡石清表示,这项工作首次揭示了个体间衰老速度差异的遗传基础,发现了调节动物衰老的新信号途径,阐明了神经肽介导的神经胶质细胞-神经元信号在衰老速度调节中的重要作用,这是近年来衰老领域的一个重要突破。调节个体衰老速度差异的基因经历了长期的进化选择,通常对生长和繁殖没有不利影响。他们有望成为抗衰老的潜在目标。这项工作为抗衰老研究提供了新的视角。进一步分析个体之间的衰老差异将有助于我们系统地理解健康衰老的调控机制。

拮抗性多效性理论认为,进化选择的基因通常有利于物种的生长和繁殖,并倾向于促进晚年衰老。研究发现进化选择的基因可以延缓衰老或延长动物寿命,或者两者兼而有之。这项工作还发现,衰老的进化受到新基因的出现、自然选择和不同基因位点之间相互作用的影响,这为衰老进化提供了新的理解。

据悉,这项研究是由博士后尹建安和博士生高格在研究员蔡石清的指导下完成的。实验室研究助理刘席绢、康辛雷和助理研究员李凯也发挥了重要作用。该研究得到了中国科学院计算生物学合作研究所李海鹏课题组、中国科学院生物化学研究所分子生物学平台和中国科学院植物研究所公共技术服务中心的支持。该项目得到了中国科学院和中国国家自然科学基金会的支持。

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