长寿基因负责更有效的DNA修复

2020-06-04 91基因相关

几个世纪以来,探险家们一直梦想着一个青春之泉,有能使老人恢复活力和无限期延长生命的疗伤之水。

然而,罗切斯特大学的研究人员发现了更多的证据,证明长寿的关键在于基因,长寿基因负责更有效的DNA修复。

在《细胞》杂志发表的一篇新论文中,研究人员包括生物学教授维拉·戈尔布诺娃(Vera Gorbunova)和安德烈·塞卢安诺夫(Andrei Seluanov);生物医学遗传学教授德克·博曼(Dirk Bohmann);他们的学生和博士后研究团队发现,长寿基因负责更有效的DNA修复,sirtuin 6(SIRT6)基因负责在寿命更长的物种中更有效的DNA修复。这项研究阐明了抗衰老干预措施的新目标,并有助于预防与年龄有关的疾病。

不可避免的双股断裂

随着人类和其他哺乳动物年龄的增长,他们的DNA越来越容易断裂,这可能导致基因重排和突变——癌症和衰老的标志。因此,研究人员长期以来一直假设,DNA修复在决定生物体寿命方面起着重要作用。虽然吸烟等行为会加剧DNA中的双链断裂(DSB),但断裂本身是不可避免的。”他们总是会在那里,即使你是超级健康的,”博曼说DSB的主要原因之一是氧化损伤,由于我们需要氧气来呼吸,因此这种损伤是不可避免的。”

博曼说,与寿命较长的生物体相比,像老鼠这样的生物体在相对较短的寿命内积累双链断裂的几率较小。”但是,如果你想活50年左右,就更需要建立一个系统来解决这些问题。”

长寿基因

SIRT6常被称为“长寿基因”,因为它在组织蛋白质和招募修复断裂DNA的酶方面起着重要作用;此外,没有这种基因的老鼠过早衰老,而拥有额外拷贝的老鼠寿命更长。研究人员假设,长寿基因负责更有效的DNA修复,如果更长的寿命需要更有效的DNA修复,寿命更长的生物体可能已经进化出更有效的DNA修复调节器。因此,长寿物种的SIRT6活性增强了吗?

为了验证这一理论,研究人员分析了18种啮齿动物的DNA修复情况,这些啮齿动物的寿命从3年(小鼠)到32年(裸鼹鼠和海狸)。他们发现,寿命更长的啮齿动物也会经历更有效的DNA修复,因为它们的SIRT6基因——SIRT6蛋白——的产物更有效。也就是说,SIRT6在每个物种中都不一样。相反,该基因与寿命共同进化,变得更有效,使SIRT6更强的物种寿命更长。”“SIRT6蛋白似乎是决定寿命的主要因素,”博曼说我们表明,在细胞水平上,DNA修复效果更好,在生物体水平上,寿命更长。”

研究人员随后分析了小鼠体内弱SIRT6蛋白与海狸体内强SIRT6蛋白之间的分子差异。戈尔布诺娃说,他们发现了五种氨基酸,它们能使更强的SIRT6蛋白“更活跃地修复DNA,更好地发挥酶的功能”。当研究人员将海狸和小鼠SIRT6插入人体细胞时,海狸SIRT6比研究人员将小鼠SIRT6插入人体细胞时更好地减少了应激诱导的DNA损伤。海狸SIRT6与小鼠SIRT6相比,也能更好地延长果蝇的寿命。

有更强壮的SIRT6的物种?

尽管看起来人类SIRT6已经被优化以发挥功能,“我们还有比人类更长寿的物种,”Seluanov说。研究的下一步包括分析那些比人类寿命更长的物种——比如能活200多年的弓头鲸——是否已经进化出了更强大的SIRT6基因。

戈尔布诺娃说,最终目标是预防人类与年龄相关的疾病。”如果疾病的发生是因为DNA随着年龄的增长而变得杂乱无章,我们可以利用这样的研究来针对能够延缓癌症和其他退化性疾病的干预措施。”

引用

University of Rochester. "'Longevity gene' responsible for more efficient DNA repair." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 April 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190423133511.htm.

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