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衰老可能与基因长度的关系比基因的特定功能更重要,跨物种长基因表达的降低是衰老和相关疾病的关键因素。这一发现为抗衰老研究和干预开辟了新的途径。
衰老可能与特定的「衰老基因」无关,而与基因的长度有关。研究人员在3月21日发表在【 遗传学趋势】(Trends in Genetics )杂志上的一篇评论文章中说,许多与衰老相关的变化可能是由于长基因表达减少而发生的。
在从蠕虫到人类、各种人类细胞和组织类型以及患有神经退行性疾病的个体中,已经观察到长基因表达随着年龄的增长而下降。小鼠实验表明,这种现象可以通过已知的抗衰老因素(包括饮食限制)来缓解。
「如果你问我,这是全身系统性衰老的主要原因,」鹿特丹伊拉斯谟大学医学中心的合著者和分子生物学家Jan Hoeijmakers说;科隆大学;和乌得勒支的 Oncode Institute/Princess Maxima Institute。
作者跨越了来自西班牙、荷兰、德国和美国的四个研究小组,每个小组使用不同的方法得出相同的结论。
分子水平的老化
衰老与分子、细胞和器官水平的变化有关——从蛋白质生成的改变到细胞代谢的次优,再到组织结构受损。这些变化被认为源于累积暴露于有害物质(如紫外线辐射或我们自身新陈代谢产生的活性氧)导致的DNA损伤。
虽然许多衰老研究都集中在可能加速或减缓衰老的特定基因上,但对哪些基因更容易衰老的调查并没有揭示出基因功能的明确模式。相反,易感性似乎与基因的长度有关。
「长期以来,衰老领域一直专注于与衰老相关的基因,但我们的解释是,它更加随机 - 这是一种与基因长度相关的物理现象,而不是与所涉及的特定基因或这些基因的功能有关,」Biogipuzkoa健康研究所和Donostia大学医院的合著者Ander Izeta说。 西班牙。
这基本上归结为机会;长基因只是有更多可能被破坏的潜在位点。研究人员将其与公路旅行进行了比较——旅行时间越长,出问题的可能性就越大。而且由于某些细胞类型往往比其他细胞类型更多地表达长基因,因此这些细胞随着年龄的增长更有可能积累DNA损伤。与快速复制的细胞相比,不分裂(或很少)分裂的细胞似乎也更容易受到影响,因为长寿细胞有更多的时间积累DNA损伤,并且必须依靠DNA修复机制来修复它们,而快速分裂的细胞往往是短暂的。
链接到神经退行性疾病
因为众所周知,神经细胞表达特别长的基因,而且分裂速度也很慢或不分裂,所以它们特别容易受到这种现象的影响,研究人员强调了衰老和神经退行性变之间的联系。在阿尔茨海默病中,许多参与防止蛋白质聚集的基因都特别长,而通过DNA损伤化疗治愈的小儿癌症患者后来会过早衰老和神经退行性变。
作者推测,长基因的损伤可以解释衰老的大部分特征,因为它与已知的衰老促进剂有关,并且可以通过已知的抗衰老疗法来缓解,例如饮食限制(已被证明可以限制DNA损伤)。
「已知影响衰老的许多不同因素似乎会导致这种长度依赖性调节,例如,不同类型的辐照,吸烟,酒精,饮食和氧化应激,」西北大学的合著者Thomas Stoeger说。
然而,尽管长基因表达下降与衰老之间的关联很强,但致病证据仍有待证明。「当然,你永远不知道哪个先来,鸡蛋还是鸡,但我们可以看到这种现象与许多众所周知的衰老标志之间存在着密切的关系,」伊泽塔说。
在未来的研究中,研究人员计划进一步研究这种现象的机制和进化意义,并探索其与神经退行性变的关系。