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Nature:重磅!少吃,真的延长寿命,延长10-20%
2023-04-18 11:38 来源:新营养
衰老,是一个复杂、多阶段、渐进的过程,发生在生命的整个过程。随着时间的流逝,人体的器官、肌肉会逐渐衰老,一些疾病也伴随着年龄的增长而发生,包括癌症、糖尿病、心血管疾病等。
随着动物年龄的增长,细胞内的各种分子过程变得不再那么可靠,基因突变变得更加频繁,染色体末端变得更短。许多研究探讨了衰老对基因表达的影响,但目前尚不清楚衰老如何影响转录过程。
2023年4月12日,德国科隆大学、马克斯普朗克衰老生物学研究所的研究人员在国际顶刊" Nature "上发表了一篇题为" Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity "的研究论文。
该研究显示,随着年龄的增长,基因的转录速度增加,导致转录保真度丧失,从而基因产物的质量受到影响,更容易出错。然而,限制饮食和抑制胰岛素信号可以逆转大部分与衰老相关的变化,减缓基因的转录速度,动物模型中显示,可延长10-20%的寿命。
在该研究中,研究人员描述和分析了5种不同生物体(线虫、果蝇、小鼠、大鼠和人类)多组织转录过程中与衰老相关的全基因组、年龄相关变化,测量了衰老如何改变驱动转录的酶-RNA聚合酶II(Pol II)在复制RNA时沿着DNA链移动的速度。
RNA聚合酶(蓝色)解开DNA(紫色),将其作为模板产生信使RNA链(红色)。在衰老的细胞中,这一过程加速。图源:selvanegra/Getty
研究发现,在5个物种中,随着年龄的增长,平均转录延伸速度都随着年龄的增长而增加,转录过程都变得不太精确且更容易出错,产物和参考DNA存在更多不匹配。
随着这种延伸速度的加快,研究人员还观察到了剪接的变化,剪接是从基因到成品蛋白质的转录过程中的步骤。
Pol II 的延伸速度随着年龄的增长而增加
早期的研究显示,限制饮食和抑制胰岛素信号可以延缓许多动物的衰老并延长寿命,因此研究人员分析了这些措施是否对 Pol II 的速度产生影响。
研究发现,通过限制饮食和抑制胰岛素信号,线虫、小鼠、大鼠和果蝇中,Pol II 的移动速度较慢。
限制饮食和抑制胰岛素信号减缓Pol II速度
随后,研究人员又分析了 Pol II 速度的变化是否会影响寿命。
研究人员跟踪了携带胰岛素信号基因突变果蝇和线虫的存活情况,发现寿命比非突变动物长10%-20%。
当研究人员使用基因编辑来逆转蠕虫的突变时,发现动物的寿命又缩短了,这进一步证实了 Pol II 的移动速度与寿命之间的因果关系。
Pol II 速度减缓对果蝇和线虫寿命的延长
不仅如此,早期的研究显示,核小体沿DNA定位会影响 Pol II 延伸速度和剪接,因此,与年龄相关的染色质结构变化可能会影响 Pol II 的移动速度。
通过分析人类肺细胞和脐静脉细胞,研究人员发现衰老细胞含有较少的核小体,当提高细胞中组蛋白的表达时,Pol II 的移动速度较慢。在果蝇中,升高的组蛋白水平似乎延长了它们的寿命。
研究人员表示,这是一项非常令人兴奋的发现,证明了远亲物种的衰老机制是一致的,这也为探索 Pol II 如何成为减缓衰老过程的药物的靶点打开了大门。
总之,研究结果揭示了动物衰老的基本分子机制和延长寿命的干预措施,为我们未来如何促进健康衰老提供了线索,例如限制饮食,通过提高基因转录质量,在分子水平上对健康的衰老过程产生积极影响。
论文链接:
https://doi.org/10.1038/s41586-023-05922-y
https://www.nature.com/articles/d41586-023-01040-x
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