科学家发现更长,更健康的基因

admin 2018-05-16

em一组科学家发现了参与物理老化的基因。通过仅影响这些基因中的一种,实验动物的健康寿命得以延长 - 也可能延长人类的寿命。 / em

在追求永恒的青春的驱使下,人类花了几个世纪的时间去思考它是如何与我们年龄相符的问题。随着近几十年来分子遗传学方法的进步,对老化过程中涉及的基因的搜索大大加速了。

到目前为止,这主要限于单个模型生物体的基因,例如线虫线虫,这表明约百分之一的基因可影响预期寿命。然而,研究人员一直认为,这些基因在进化过程中以及所有生物体中都出现了,这些生物体的细胞有一个保存着核的 - 从酵母到人类。

梳理了40,000个基因

来自苏黎世联邦理工学院和耶拿JenAge联盟的研究人员现在系统地浏览了三种不同生物体的基因组,以寻找所有三种物种中存在的与衰老过程相关的基因 - 因此来自共同祖先的基因。尽管它们存在于不同的生物体中,但这些所谓的直系同源基因彼此密切相关,它们也都存在于人类中。

为了检测这些基因,研究人员在线虫,斑马鱼和小鼠中检查了大约40,000个基因。通过筛选他们,科学家们想要确定在每个可比的衰老阶段 - 年轻,成熟和老年的所有三种生物体中以相同方式调节哪些基因?即在老化过程中它们是上调或下调的。

作为基因活性的量度,研究人员测量了这些动物细胞中发现的信使RNA(mRNA)分子的量。 mRNA是基因的转录物和蛋白质的蓝图。当一个特定基因的mRNA有很多拷贝时,它是非常活跃的;该基因上调。相反,更少的mRNA拷贝被认为是低活性的标志,Michael Zurist教授解释说,他是最近发表的研究的协调人,苏黎世联邦理工学院能源代谢学教授。

在这些信息中,研究人员使用统计模型建立了在蠕虫,鱼类和小鼠中以相同方式调节的基因交叉点。这表明这三个生物体只有30个共同的基因,显着影响衰老过程。

降低基因活性,延长寿命

通过进行选择性阻断相应基因的mRNA的实验,研究人员确定了它们对线虫老化过程的影响。有十几种这样的基因,阻断它们的寿命至少延长了5%。

其中一个基因被证明是特别有影响力的:bcat-1基因。 “当我们阻止这种基因的作用时,它显着延长了线虫的平均寿命高达25%,”Ristow说。

研究人员还能够解释这个基因是如何工作的:bcat-1基因携带了同名的酶的编码,降解了所谓的支链氨基酸。天然存在于食品蛋白质结构单元中,这些包括氨基酸L-亮氨酸,L-异亮氨酸和L-缬氨酸。

当研究人员抑制bcat-1的基因活性时,支链氨基酸积聚在组织中,引发分子信号级联,增加线虫的寿命。此外,蠕虫保持健康的时间延长。作为一种活力测量,研究人员测量了老化色素的积累,生物移动的速度以及线虫成功繁殖的频率。当科学家抑制bcat-1基因的活性时,所有这些参数都得到改善。

当三种支链氨基酸混入线虫的食物中时,科学家们也取得了延长寿命的效果。然而,由于bcat-1基因仍然活跃,其效果通常不太明显,这意味着氨基酸继续降解并且其寿命延长效应不能有效发展。

守恒机制

毋庸置疑,Ristow在人类中也有同样的机制。 “我们只研究在进化中保守的基因,因此存在于包括人类在内的所有生物体中,”他说。

在本研究中,他和来自莱布尼茨老化研究所的耶拿同事,莱布尼茨天然产物研究和感染生物学研究所,耶拿大学医院和弗里德里希席勒大学有意选择不研究对人类的影响。但后续研究正在计划中。 ETH教授说:“然而,我们无法衡量出于明显原因人类的预期寿命。”相反,研究人员计划将各种健康参数(如胆固醇或血糖水平)纳入他们的研究中,以获得有关受试者健康状况的指标。

卫生费用可能大幅减少

Ristow说,多种支链氨基酸已被用于治疗肝脏损伤,并且也被添加到运动营养产品中。 “但是,重点不在于人们长得更长,而是更长久地保持健康,”内科医生说。该研究将提供有关老龄化过程如何受到影响的重要指标以及如何防止糖尿病或高血压等与年龄有关的疾病。研究人员认为,鉴于不利的人口特征和稳定增长的预期寿命,重要的是延长健康生活阶段,而不是达到以慢性疾病为特征的更高年龄。通过采取这些预防措施,老年人可以大大提高生活质量,同时将医疗费用降低一半以上。

出版物:Johannes Mansfeld等人,“Branched-chain amino acid catabolism is a conserved regulator of physiological ageing,”Nature Communications 6,Article number:10043; DOI:10.1038 / ncomms10043

来源:PeterRüegg,苏黎世联邦理工学院

图片:Shutterstock的DNA背景


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