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遗传学如何调节人类衰老进程

(2017-05-02 10:05:50)
标签:

宓卓

杂谈

分类: 葡萄酒健康葡萄酒美容

      这篇文章译自国外最新文献,虽然文字比较晦涩,因为内容比较实用,笔者还是把它拿来与大家分享。

     人类的寿命虽然各不相同,但是或多或少地被预先确定。最近的一项研究表明,一种表观遗传修饰:DNA甲基化可以显示与人类老化相关的遗传变化。科学家通过测量据小鼠基因组中329个位点的甲基化变化,达到实现测量表观遗传时钟速率的目的,并且发现,通过对人类生活方式的干预,可以改变生命时钟的速度,使人的预期寿命延长或者缩短。例如,有节制的生活对应着稳定的生命时钟速率,高脂肪会加快时钟滴答率,某些器官如卵巢的摘除也会加快时钟速率。

 

     表观遗传修饰(epigenetics)是指DNA序列不发生变化,但基因表达却发生了可遗传的改变的一种遗传现象。表观遗传修饰专指细胞内除了遗传信息DNA以外的其他可遗传物质发生的改变,且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。

    DNA甲基化就是一种表观遗传修饰,其可以改变DNA的表达方式而不改变DNA的基本序列。这种人为的遗传修饰可以达到非常准确的程度,而且可以依靠从体内任何组织或体液提取的任意物质轻易地测量这类修饰。测量范围可以是+ /- 3.6年/人类年龄(Horvath S. 2013)。DNA甲基化是迄今为止预测老化的最佳生物标志物,被称为表观遗传老化时钟。分析DNA甲基化还可以提供生物年龄的老化信息,这个老化信息是衡量身体功能与实际年龄相适性的一个数值。例如,患有脂肪性肝病的人有更快的滴答钟,脂肪肝病人的生物年龄大于实际年龄,而百岁老人的滴答时钟较慢,生物年龄较低。

      更重要的问题是去研究这个表观遗传时钟是如何工作的,是否可以改变滴答率从而改变人类老化进程呢? Babraham研究所和欧洲生物信息学研究所的研究人员已经确定了一种小鼠表观遗传时钟的工作方式。该研究成果今日发表在《Genome Biology》杂志,该工作中科学家可以根据小鼠基因组中329个位点的甲基化变化预测小鼠的年龄精确度可以达到 +/- 3.3周。考虑到人类平均生活85年,老鼠为3年(156周),3.3/156相当于2%的误差率,而过去表观遗传钟预测人类寿命的误差率为5%,这次依靠甲基变化对小鼠寿命的测量更为精确。


     研究人员利用小鼠模型,发现生活方式干预措施可以加快时钟从而缩短生命周期。例如,去除雌性小鼠的卵巢可以加快时钟,这在女性早期绝经中也观察到。有趣的是,我们知道高脂肪饮食对人体健康有害,除此之外高脂肪饮食也加速了时钟。值得注意的是,早在小鼠9周龄时,研究人员就可以检测到表观遗传时钟的变化,同时考虑到小鼠寿命可以轻松超过3年,就是说在动物生命周期的早期,相当于十六分之一阶段就可以预测生物体的寿命。


     该论文的主要作者Tom Stubbs说:“鉴定人类表观遗传老化时钟是老龄化领域的一个重大突破。小鼠表观遗传老化时钟是令人兴奋的,因为这种表观遗传时钟可能代表哺乳动物衰老的基本特征。重要的是,我们可以检测到老化时钟响应变化的滴答率改变现象如饮食。因此今后我们将确定这种表观遗传时钟的机制和功能,并用它来改善人体健康。”欧洲生物信息学研究所研究员Marc Jan Bonder博士补充说:研究小鼠表观遗传老化时钟的机制将对老化过程产生更有价值的认识,以及将来如何操纵老化时钟以改善人体健康状况。” 科学家将进行进一步的研究,以了解表观遗传老化时钟的内在机制(例如使用调节基因组中DNA甲基化酶的知识),并改变其在小鼠模型中的滴答率。这些研究还将提供老化时钟倒回的方法,以复原组织甚至整个生物体。

 

遗传学如何调节人类衰老进程


   该研究由生物技术和生物研究理事会(BBSRC)和惠康基金会(Wellcome Trust)资助。

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