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研究许多动物的许多基因是了解人类怎么更长寿的关键
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原创2020-07-02 08:48:31 24

可是,这样的作业产生了高度物种特异性的遗传改动,这种改动不能推广到包含人类在内的其他物种。作为一名研讨生,我研讨了越来越多的依据,包含我的参谋实验室(Maria Chikina和Nathan Clark)最近的作业,这些依据支撑以下假定:寿数是一个复杂且高度依赖于上下文的特征,需求改动生物学家的方式考虑老化。

老年:人类问题

变老是生物存活的时刻越长,逝世或许性就会增加的进程。在哺乳动物中,变老的特征是几种分子的改动,包含DNA的分化,干细胞的缺少和蛋白质的功用反常。

可以解释变老为什么产生的很多理论分为两类。“磨损”理论假定根本进程会跟着时刻的消逝而逐步磨损。另一方面,“程序性逝世”理论断语,特定的基因或进程被规划来驱动变老。

传统的界说和变老理论是以人为中心的,当咱们从跨物种的视点审视变老时,很明显人类变老是绝无仅有的。实际上,在动物中没有典型的变老办法。

人类显示出低逝世率,直到大约80岁的十分老的逝世率急剧上升。大多数哺乳动物的逝世率跟着年纪的增加而相对较小,并且在整个生命周期中逝世率保持一致。一些哺乳动物,例如苔原田鼠和黄腹土拨鼠,跟着年纪的增加,逝世率几乎没有增加。换句话说,年纪较大的人和年纪较小的人逝世的或许性相同,这或许是因为变老不会影响生计。

当前的变老理论无法解释所有哺乳动物变老的全部复杂性,更不用说生命之树了。这种多样性不仅突显了变老和寿数的复杂性,并且还使得难以使用有关一种物种的知识来延伸另一种物种的寿数。

“长命基因”过多

对超长命数物种的研讨已经产生了很多所谓的长命基因。一种这样的基因,称为胰岛素样成长因子1(IGF1)受体基因,可促进细胞成长。IGF1最初相关寿数长的蝙蝠和也增加寿数的蠕虫和老鼠。可是,IGF1 对人类的效果或许相反,因为过多的IGF1或许会增加与年纪有关的疾病,例如糖尿病和癌症。

另一个潜在的长命基因称为ERCC1基因,产生一种蛋白质,可协助修正DNA。在北极露脊鲸,在211年寿数最长的哺乳动物,有或许有助于该物种的超长命数的ERCC1基因的骤变,但骤变不被其他长期品种同享。大象有19个TP53基因的拷贝,这是一种必需的癌症预防基因,但因为干细胞的再生较慢,因而即便向小鼠中增加一个额定的TP53基因也会加速变老。

长命基因即便在单个物种内也或许不一致。寻觅长命人类常见的遗传改动而寿数较短的人类所缺席的研讨,并未供给长命的主要基因。在整个研讨中,检测到的基因在很大程度上是不一致的,并且很大程度上取决于所采样的人类的亚群以及“反常长命”的精确界说。

那么咱们如何找到长命基因呢?

我最近的作业强调了这样一个观点,即变老的研讨人员不应该寻觅个别的长命基因。相反,生物学家应该寻觅许多具有相似功用的基因,以共同控制寿数。此外,有用的搜索不应只会集在一个物种上,而应会集在许多物种上,以避免特定于物种的元素。

作为一项研讨的一部分,我使用了61种哺乳动物的基因组来检测与极端寿数的进化串联发展的基因,然后提醒了所有哺乳动物普遍存在的与寿数有关的改动。在基因水平上,我发现很少有长命基因,从以前的作业来看,这是有道理的。在所有哺乳动物中,或许没有一个调理寿数的基因。

可是,当我看大图时,考虑到一起作业以履行相似功用的基因组,我发现寿数和与控制癌症有关的途径之间有很强的联系。这类基因的例子包含那些参与调理细胞周期和程序性细胞逝世的基因,以及免疫功用和DNA修正的途径。所有这些功用从前都已在多种研讨中涉及寿数调理。

我的作业突出了关于变老和寿数的新观点的重要性。

物种特异性和人类全基因组相关研讨存在局限性,无论是在研讨的基因组元素仍是在考虑的物种方面,都可以通过更广泛的剖析来丰富。与其在单个物种中寻觅可延伸寿数的单个基因,不如在一个物种中寻觅单个基因,而是将搜索范围扩展到许多物种中的许多基因,可以带来新的见解。

一种使用基因间功用联系信息的改进全基因组办法发现了人类IGF1途径与9个基因上分布的寿数之间的相关,这是将寿数遗传学的研讨范围扩大到单个基因之外的一个关键示例。

同样,像我这样的比较研讨也质疑了长命物种之间的遗传相似性和差异,这反复证明了检测长命相关遗传改动的能力,这些遗传改动分布在许多基因上并在许多物种之间同享。

尽管或许没有众所周知的遗传“芳华之泉”(一种神奇的遗传改动,使咱们所有人都可以更长命),但像我这样的科学家正在不断改进研讨长命的策略,以便总有一天咱们可以更长命,更健康。                                                                                                                          


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