老年医学

基因或许在机体衰老过程中扮演着神秘的角色

作者:伊文 来源:细胞 日期:2018-05-16
导读

          我们对衰老都很熟悉,确切地说,阐明机体衰老的分子机制一直是科学家们研究的热点话题,不同物种的年龄都是不同的,而我们并不是完全理解其中的原因;大多数哺乳动物的基因数量都比较相近,其中很多都展现出了保守的功能,然而不同哺乳动物的寿命会存在几个数量级的差异,比如,小鼠和较小的动物的寿命就较短,而其它动物,比如裸鼹鼠、鲸鱼、大象和灵长类动物的年龄就相对较长。

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        我们对衰老都很熟悉,确切地说,阐明机体衰老的分子机制一直是科学家们研究的热点话题,不同物种的年龄都是不同的,而我们并不是完全理解其中的原因;大多数哺乳动物的基因数量都比较相近,其中很多都展现出了保守的功能,然而不同哺乳动物的寿命会存在几个数量级的差异,比如,小鼠和较小的动物的寿命就较短,而其它动物,比如裸鼹鼠、鲸鱼、大象和灵长类动物的年龄就相对较长。

        这些物种机体基因组的差异是如何让它们的寿命更长的呢?随着数百种物种完整基因组的出现,研究人员才能够开始根据不同物种基因组的差异来比较其寿命的差异。近日,一项刊登在国际杂志Aging上的研究报告中,来自明尼苏达大学的科学家们通过研究发现,控制基因表达的区域或许能够进化地包含更多的表观遗传开关,而其将会占到机体所有基因的5%左右。

        这些开关能够控制基因所表达的蛋白质的水平,而不是基因所表达的蛋白质类型,这或许也能够阻止这些蛋白质水平在更加长寿的动物机体中发生改变。研究者Christopher Faulk说道,我们机体中5%的基因或许与寿命之间存在着未知的关联,通过对100多类哺乳动物基因组中25000个基因进行分析,比较名为启动子的表观遗传控制区域,研究人员发现了一种特殊信号或能有效识别出进行长寿进化选择的特殊基因。

        大多数的基因启动子都富含CpG二核苷酸,通过测定特殊区域CpG位点的密度就能够知道这些启动子的水平,启动子中CpG的密度特点或许并不能够改变基因序列本身,但却能控制基因产物的多少,然而,特殊基因启动子区域CpG位点的数量或许在不同物种间是不一样的。研究者Faulk表示,在我们所鉴别的大部分基因中,CpG丰度的增加与机体寿命之间存在一种正相关的关系,我们认为,随着动物年龄的增长,这些基因或许能够帮助控制蛋白质的产生。

        这项研究中,研究人员利用来自美国国家生物技术信息中心和真核启动子数据库的数据(超过100种哺乳动物的基因组信息)进行研究,鉴别除了人类和其它哺乳动物之间所共享的相关启动子区域。研究者解释道,这项研究如今有可能在公共区域中对成百上千种基因组进行研究,我们将会以一种新的方式来利用这些数据进行研究,并且回答关于表观基因组进化领域的一系列问题;此外,研究人员还利用多个物种经历数百万年进化所获得的差异信息来阐明机体老化和寿命之间的变化规律。

        接下来研究人员需要对这些数据进行更加全面的比较分析,文章中研究人员利用了大规模的比较基因组学技术来深入理解诸如机体衰老等多种生理学特征发生的分子机制,后期研究人员希望能够深入理解其它基因组区域的特点,开发出更好的比较数据库,从而将其它生命历史特征与基因组特征进行比较分析。

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