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衰老可能與基因長度的關系比基因的特定功能更重要,跨物種長基因表現的降低是衰老和相關疾病的關鍵因素。這一發現為抗衰老研究和幹預開辟了新的途徑。
衰老可能與特定的「衰老基因」無關,而與基因的長度有關。研究人員在3月21日發表在【 遺傳學趨勢】(Trends in Genetics )雜誌上的一篇評論文章中說,許多與衰老相關的變化可能是由於長基因表現減少而發生的。
在從蠕蟲到人類、各種人類細胞和組織型別以及患有神經退行性疾病的個體中,已經觀察到長基因表現隨著年齡的增長而下降。小鼠實驗表明,這種現象可以透過已知的抗衰老因素(包括飲食限制)來緩解。
「如果你問我,這是全身系統性衰老的主要原因,」鹿特丹伊拉斯謨大學醫學中心的合著者和分子生物學家Jan Hoeijmakers說;科隆大學;和烏特勒支的 Oncode Institute/Princess Maxima Institute。
作者跨越了來自西班牙、荷蘭、德國和美國的四個研究小組,每個小組使用不同的方法得出相同的結論。
分子水平的老化
衰老與分子、細胞和器官水平的變化有關——從蛋白質生成的改變到細胞代謝的次優,再到組織結構受損。這些變化被認為源於累積暴露於有害物質(如紫外線放射線或我們自身新陳代謝產生的活性氧)導致的DNA損傷。
雖然許多衰老研究都集中在可能加速或減緩衰老的特定基因上,但對哪些基因更容易衰老的調查並沒有揭示出基因功能的明確模式。相反,易感性似乎與基因的長度有關。
「長期以來,衰老領域一直專註於與衰老相關的基因,但我們的解釋是,它更加隨機 - 這是一種與基因長度相關的物理現象,而不是與所涉及的特定基因或這些基因的功能有關,」Biogipuzkoa健康研究所和Donostia大學醫院的合著者Ander Izeta說。 西班牙。
這基本上歸結為機會;長基因只是有更多可能被破壞的潛在位點。研究人員將其與公路旅行進行了比較——旅行時間越長,出問題的可能性就越大。而且由於某些細胞型別往往比其他細胞型別更多地表達長基因,因此這些細胞隨著年齡的增長更有可能積累DNA損傷。與快速復制的細胞相比,不分裂(或很少)分裂的細胞似乎也更容易受到影響,因為長壽細胞有更多的時間積累DNA損傷,並且必須依靠DNA修復機制來修復它們,而快速分裂的細胞往往是短暫的。
連結到神經退行性疾病
因為眾所周知,神經細胞表達特別長的基因,而且分裂速度也很慢或不分裂,所以它們特別容易受到這種現象的影響,研究人員強調了衰老和神經退行性變之間的聯系。在艾爾茨海默病中,許多參與防止蛋白質聚集的基因都特別長,而透過DNA損傷化療治愈的小兒癌癥患者後來會過早衰老和神經退行性變。
作者推測,長基因的損傷可以解釋衰老的大部份特征,因為它與已知的衰老促進劑有關,並且可以透過已知的抗衰老療法來緩解,例如飲食限制(已被證明可以限制DNA損傷)。
「已知影響衰老的許多不同因素似乎會導致這種長度依賴性調節,例如,不同型別的輻照,吸煙,酒精,飲食和氧化應激,」西北大學的合著者Thomas Stoeger說。
然而,盡管長基因表現下降與衰老之間的關聯很強,但致病證據仍有待證明。「當然,你永遠不知道哪個先來,雞蛋還是雞,但我們可以看到這種現象與許多眾所周知的衰老標誌之間存在著密切的關系,」伊Zeta說。
在未來的研究中,研究人員計劃進一步研究這種現象的機制和前進演化意義,並探索其與神經退行性變的關系。