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科研進展:發現RNA剪接與衰老之間存在因果關系

更新時間:2016-12-07   點擊次數:998次

    2016年12月7日訊/恒遠生物BIM試劑盒/ --衰老是各種破壞性慢性疾病的一個重要危險因素,但是,隨著時間推移生物學因素如何影響“細胞何時以及多快的衰老”,在很大程度上仍然是未知的。現在,由哈佛大學T.H. Chan公共衛生學院帶領的一個研究小組,將細胞機器——其在一個稱為“RNA剪接”的過程中切割和重新連接RNA分子——的一個核心部件的功能,與線蟲長壽在一起。這一發現揭示了剪接在生命周期中的生物學作用,并表明,操縱人類的特定剪接因子,可能有助于促進健康的老化。這項研究于2016年12月5日發表在期刊《Nature》。

                           

   這項研究的資深作者、哈佛大學公共衛生學院的遺傳學和復雜疾病助理教授William Mair 指出:“是什么殺死了阿爾茨海默氏癥中的神經元,肯定不同于導致心血管疾病的原因,但這些疾病所共有的潛在危險因素,就是年齡本身。因此,一個重要的問題是:是否在分子水平上有一種統一的機制,在不同器官系統內展開,并允許這些疾病的發生?”

 

   由于公共衛生的進展,在上個世紀,世界范圍內的平均壽命急劇上升。雖然人們通常都更加長壽,但他們不一定是過著更健康的生活,尤其是在過去的幾十年里。目前,諸如癌癥、心臟病和神經退行性疾病這些與年齡有關的疾病,是zui主要的健康負擔——這個問題可能只會更加惡化。

 

   身體和細胞為了保持年輕,它們還必須保持適當的體內平衡。在細胞水平上,這意味著保持生物信息的流動,從基因到RNA到蛋白質,運行平穩,并具有正確的平衡性。

 

   雖然我們對于這一過程的兩端——基因和蛋白質——的功能障礙如何可以加速老化,已經了解很多,但是,中間部分——其中包括RNA剪接——是如何影響老化的,我們還知之甚少。剪接使一個基因產生多種蛋白質,它們能夠以不同的方式運作,并分布在身體的不同部位。

 

   Mair說:“雖然我們知道,特定的剪接缺陷可能導致疾病的發生,我們很好奇的是,RNA剪接的功能障礙如何作為衰老過程本身的一個驅動因子,因為我們對此幾乎一無所知。簡單地說,一種生物通過剪接這種方式,從一個相對數量有限的基因產生了復雜性。”

 

   所以,Mair和他的同事們,在本文*作者Caroline Heintz的帶領下,在秀麗隱桿線蟲中設計了一系列的實驗,以探索剪接和衰老之間潛在的。Heintz解釋說:“線蟲是研究衰老的一個*工具,因為線蟲的壽命只有三周,但在這段時間它們可以呈現出衰老的明顯跡象。例如,它們失去了肌肉質量并出現了生育能力以及免疫功能下降。甚至它們的皮膚,也出現了皺紋。”線蟲也與人類攜帶相同的基因總數,并且與人類有許多共同的基因,從進化的角度來說,這使得線蟲成為研究衰老分子生物學的理想模型。

 

   值得注意的是,線蟲的細胞是透明的,所以Heintz和她的同事們利用熒光遺傳學工具,實時可視化老化過程中單個基因的剪接。科學家不僅在群體水平上觀察到了變異——在五天后,一些線蟲表現出年輕的剪接模式,而另一些則表現出過早衰老的跡象,而且他們也使用剪接中的這些差異,在任何明顯的衰老跡象之前,來預測線蟲的壽命。Heintz說:“這是一個非常有趣的結果,并表明,我們有朝一日可能使用剪接作為衰老的一種生物標志物或早期信號。”

 

   有趣的是,當研究小組觀察被處理以增加壽命的線蟲(通過一種被稱為飲食限制的技術)時,他們發現,年輕的剪接模式被保持在線蟲的整個生命中。重要的是,這種現象并不局限于僅僅一個基因,而且也影響著秀麗隱桿線蟲基因組中的基因。這一發現表明,剪接可能在衰老過程中發揮廣泛的作用,無論是在線蟲還是在人類中。

 

   隨著更深入挖掘剪接和衰老之間的分子,Heintz和她的同事們把注意力集中在線蟲剪接裝置的一個特別部分,稱為剪接因子1(SFA-1)——這個因子也存在于人類中。在一系列的實驗中,研究人員發現,這個因素在衰老相關的途徑中起著關鍵的作用。值得注意的是,當SFA-1以異常高的水平存在時,這本身就足以延長壽命。

 

   Mair說:“這是非常有趣的結果,表明RNA剪接的可變性可能是衰老過程的確鑿證據。當然,我們還需要開展更多的研究,但這項研究開辟了一個全新的調查途徑,可以幫助我們了解如何才能活得更久,同時活得也更健康。”

                                




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