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2020年9月29日,瑞士洛桑联邦理工学院Johan Auwerx及上海交通大学王旭共同通讯在Cell Reports发表题为“The Gene-Regulatory Footprint of Aging Highlights Conserved Central Regulators”的研究论文。
该论文通过研究衰老过程中小鼠和人类不同组织中存在的分子印迹,揭示了衰老的重要调节因子。
时间可能是人类最大的敌人,衰老则是其最强大的武器。苍老的头发变成灰白,衰老的肌肉力量衰弱,此外一系列衰老相关疾病也预示着机体在细胞和分子水平发生了显著的变化。由于衰老影响机体不同组织的几乎所有细胞,研究衰老的调节机制在我们对抗衰老这个永远的敌人过程中具有重大价值。
研究衰老的首要关键步骤是观察与测量,在本篇论文中,Johan Auwerx教授首先提出一个简单的问题:来自衰老小鼠的组织与成年小鼠有何不同?
为了回答这个问题,研究人员选用3种小鼠组织:肝脏、心脏和骨骼肌,并应用多种技术测定基因转录、DNA甲基化以及3种组蛋白修饰的变化。这些数据共同组成了一幅衰老的分子印迹图谱。结果显示肝脏中的衰老印迹以转录和DNA甲基化水平的变化为主。而在心脏和骨骼肌中,染色质的开放程度升高,特别是在衰老相关途径的基因区段。
除了组织特异性调节以外,还有很多调节基因在不同组织中具有相似的变化,例如CXXC1和 ZNF518B等转录因子。应用人群数据以及Mendelian randomization等分析方法,研究人员发现这些转录因子及其靶基因与人类寿命呈高度相关,确定其为保守的衰老调节因子。
论文第一作者Maroun Bou Sleiman博士表示:“对于衰老研究来讲,测量单一组织的数据无法全面理解个体衰老过程。自行获取以及挖掘公共数据开展系统性地衰老研究是取得突破的关键,而本项研究仅仅是开了个头。”
通过应用人类遗传学数据,研究人员发现这些调节因子或可以解释为何一些人相对其他人更长寿。“我们的目标不仅仅是抗衰老,而是使老年人在衰老过程中更加舒适和健康,因此我们需要系统地研究这一过程”,论文通讯作者Johan Auwerx教授介绍道,“从实验小鼠到人群数据,这是一项跨物种数据整合的完美例证。作为最复杂的生物学过程之一,本研究使我们对衰老的理解更近了一步”。
Johan Auwerx实验室网址:
https://www.epfl.ch/labs/auwerx-lab/
王旭实验室网址:
http://www.agri.sjtu.edu.cn/Data/View/4372
相关论文信息:
doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108203
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