就在前天,我們剛剛回顧了一篇外國人的長(cháng)壽人群的研究,發(fā)現在群體中擁有生長(cháng)激素相關(guān)的受體突變可以增長(cháng)壽命。而在今天早上凌晨,代表著(zhù)中國科研頂尖水平的中科院上海神經(jīng)科學(xué)研究所的蔡時(shí)青研究員在《Nature》上發(fā)表了一篇文章,長(cháng)達23頁(yè)的文章書(shū)寫(xiě)衰老機制新篇章!
北京時(shí)間,11月9日凌晨,一篇新鮮出爐的論文在線(xiàn)發(fā)表在《Nature》雜志。這篇名為“Geneticvariationinglia–neuronsignallingmodulatesageingrate”的研究論文,是首篇揭示不同個(gè)體之間存在衰老速度差異的
遺傳基礎是什么,并且闡明了神經(jīng)肽介導的膠質(zhì)細胞-神經(jīng)元信號這一新的衰老調控機制在衰老速度調控中的重要作用,毫無(wú)疑問(wèn),這是近年來(lái)衰老領(lǐng)域取得的重要突破。而本次蔡時(shí)青教授領(lǐng)導的團隊以及本文的作者也皆為華人科學(xué)家。
《Nature》報道
1、和果蠅一樣棒的研究小伙伴:線(xiàn)蟲(chóng)
首先我們來(lái)認識一下衰老研究領(lǐng)域的明星,本項研究的功臣:線(xiàn)蟲(chóng)。
我們都知道果蠅在歷來(lái)的諾貝爾獎得主的研究中都占有一席之地,包括今年的諾貝爾生物學(xué)獎。果蠅在遺傳的研究中具備得天獨厚的優(yōu)勢,而在衰老領(lǐng)域的研究中,線(xiàn)蟲(chóng)有著(zhù)類(lèi)似的光輝地位。
線(xiàn)蟲(chóng)的遺傳背景清晰,且生命周期很短,同時(shí)個(gè)體小,成為理想的模式動(dòng)物。在20℃下,線(xiàn)蟲(chóng)平均
發(fā)育時(shí)間為3.5天,整個(gè)生命周期約21天,因此科學(xué)家們可以很清楚的看到線(xiàn)蟲(chóng)的整個(gè)發(fā)育過(guò)程,而一旦線(xiàn)蟲(chóng)壽命增加的話(huà),我們可以很輕松的觀(guān)察到,如果一只線(xiàn)蟲(chóng)活到了40天,那就是壽命幾乎翻了一倍。
秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)
但是,即便線(xiàn)蟲(chóng)可以方便科研人員進(jìn)行觀(guān)察,想要從中弄清楚衰老的機制也并不是一件簡(jiǎn)單的事情。
2.衰老速度到底與什么相關(guān)?
在生活中,我們往往發(fā)現相同年齡的人之間存在著(zhù)明顯的差異,有的老年人老態(tài)龍鐘,有的卻龍行虎步。這些情況表明不同的人在衰老速度上具有明顯的差別。而這,也是本項研究的入手點(diǎn),研究人員發(fā)現相同年齡的線(xiàn)蟲(chóng)在生命活力上存在著(zhù)明顯的差異,也就表明他們具有衰老速度上的差異。
研究人員找來(lái)了各地10種不同的野生型秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng),分析不同生長(cháng)期的功能性狀,比如交配、
喉嚨吞咽,最終將研究鎖定在交配能力上,圖1反映了交配能力的變化差異
在基因組計劃完成之后,人類(lèi)明確了自己有多少個(gè)基因。而線(xiàn)蟲(chóng)基因組約有20000個(gè),數目大致和人類(lèi)相等,但是即便技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了這么久,如何去鑒定這些基因依舊是個(gè)曠日
持久的工程,那么怎么可以盡快找到那些于衰老相關(guān)的基因呢?
蔡時(shí)青領(lǐng)導的研究團隊想出來(lái)一個(gè)很棒的創(chuàng )意:將不同衰老速度的線(xiàn)蟲(chóng)雜交。
3.rgba-1基因——衰老調控第一站
這個(gè)實(shí)驗設計的很有創(chuàng )意。
首先,將衰老速度慢的線(xiàn)蟲(chóng)同衰老速度快的線(xiàn)蟲(chóng)野合產(chǎn)生下一代,這個(gè)下一代中衰老依舊很快的個(gè)體再和最初衰老速度慢的個(gè)體產(chǎn)生下一代。那么在這個(gè)過(guò)程中,研究中那些衰老慢的個(gè)體中的雜魚(yú)基因(和衰老不相關(guān)的基因)就會(huì )被剔除掉。
雜交過(guò)程
經(jīng)歷了八次的重復雜交,通過(guò)全基因組測序以及實(shí)驗驗證,研究人員將目標鎖定在一個(gè)基因,并自主命名為rgba-1(regulatory-gene-for-behavioral-aging-1)基因。
rgba-1基因對衰老速度影響的多態(tài)性
被鎖定的rgba-1基因的職責是編碼蛋白和信號肽,而這被認為是神經(jīng)肽的前體物質(zhì)。神經(jīng)肽存在于神經(jīng)組織,參與
神經(jīng)系統功能調節。
難道與年齡有關(guān)的行為衰退把謎底藏在了神經(jīng)系統?
rgba-1基因編碼產(chǎn)生的神經(jīng)肽會(huì )去向哪里?
這個(gè)基因到底是怎么控制衰老進(jìn)程的呢?
4.npr-28基因——衰老調控第二站
實(shí)現衰老調控的第二站到底走向了哪里?
rgba-1基因編碼的神經(jīng)肽的“命令”傳給了誰(shuí)?
通過(guò)RNA干擾技術(shù),研究人員將目標鎖定在npr-28基因,研究發(fā)現一旦敲除該基因,線(xiàn)蟲(chóng)就能有效地改善與年齡相關(guān)的交配能力衰退。
npr-28基因對交配能力的調節作用
不過(guò),這一通路還沒(méi)有全部完成,仍需借助SIR-2.1蛋白來(lái)實(shí)現對衰老速率的調節。此前,科學(xué)家已經(jīng)認定,SIR-2.1蛋白是線(xiàn)粒體未折疊蛋白反應的調節器,而該反應和長(cháng)壽相關(guān)。
SIR-2.1蛋白對衰老速率調節的影響
至此,rgba-1-npr-28通路如何調控衰老速率的“路線(xiàn)圖”繪制完畢。
這項突破性的發(fā)現為抗衰老研究打開(kāi)了一扇全新的窗戶(hù),也為衰老的進(jìn)化提供了新的認識??吹竭@,你是不是覺(jué)得自己向年輕又邁進(jìn)了一步?