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中美生物学家确定延长寿命500%的途径

已有 2166 次阅读 2020-1-10 21:09 |个人分类:新观察|系统分类:海外观察| 秀丽隐杆线虫, 衰老, 协同作用

中美生物学家确定延长寿命500%的途径

诸平

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沙漠山岛生物实验室Mount Desert Island Biological LaboratoryMDI Biological Laboratory202019日提供的消息,MDI生物实验室的科学家与美国加州诺瓦托的巴克衰老研究所(Buck Institute for Research on Aging in Novato, Calif.)和中国南京大学的科学家合作,确定了长寿的协同细胞途径,该途径可将在老化研究中用作模型的线虫(C. elegans)寿命延长五倍。相关研究结果2019年7月23日在《细胞报告》( Cell Reports )杂志发表——Jianfeng Lan Jarod A. Rollins Xiao ZangDi WuLina ZouZi WangChang YeZixing WuPankaj Kapahi Aric N. RogersDi Chen. Translational Regulation of Non-autonomous Mitochondrial Stress Response Promotes Longevity. Cell Reports (2019,open access). DOI: 10.1016/j.celrep.2019.06.078

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Jarod A. Rollins of the MDI Biological Laboratory in Bar Harbor, Maine, is a lead author of a recent scientific paper that identifies synergistic cellular pathways for longevity that amplify lifespan fivefold in C. elegans, a nematode worm used as a model in aging research. The increase in lifespan would be the equivalent of a human living for 400 or 500 years. The discovery of the synergistic effect opens the door to new, more effective anti-aging therapies. Credit: MDI Biological Laboratory

位于缅因州巴港(Bar Harbor, Maine)的MDI生物实验室(MDI Biological Laboratory)的Jarod A. Rollins是最近发表的科学论文的主要作者,该论文鉴定了长寿的协同细胞途径,该途径可将秀丽隐杆线虫(C. elegans)的寿命延长五倍,该线虫是衰老研究的模型。寿命的增加相当于人类生活400年或500年。协同作用的发现为新的,更有效的抗衰老疗法打开了大门。

该研究利用发现了秀丽隐杆线虫衰老的两个主要途径,秀丽隐杆线虫是衰老研究中的一种流行模型,因为它与人类共享许多基因,并且由于其短寿命只有三到四周,因此科学家可以快速评估基因和环境干预措施延长健康寿命的影响。

因为这些途径是保守的,这意味着它们已经通过进化传给了人类,所以它们一直是深入研究的主题。目前正在开发通过改变这些途径来延长健康寿命的多种药物。协同作用的发现为更有效的抗衰老疗法打开了大门。

这项新的研究使用了双重突变体,其中胰岛素信号传导(insulin/insulin-like signaling简称IIS)TOR(target of rapamycin)途径已经过遗传改变。由于IIS途径的改变可延长寿命100%,而TOR途径的改变则可延长30%,因此预计双突变体的寿命将延长130%。但是,它的寿命却增加了500%。

MDI生物学实验室总裁Hermann Haller说:尽管在秀丽隐杆线虫中发现了控制衰老的细胞途径,但这些途径如何相互作用尚不清楚。” “通过帮助表征这些相互作用,我们的科学家为急需的疗法铺平了道路,以增加快速老龄化人口的健康寿命。

此研究成果的作者包括MDI生物实验室的Jarod A. Rollins博士和Aric N. Rogers博士。

MDI生物实验室的Jarod A. Rollins和南京大学兰剑锋(Jianfeng Lan音译)博士二人都是第一作者。Jarod A. Rollins说:这种协同作用的扩展确实是疯狂的。” “效果不是一加一等于二,而是一加一等于五。我们的发现表明,自然界中没有任何东西存在;要开发出最有效的抗衰老疗法,我们必须考虑长寿网络,而不是个别途径。

巴克衰老研究所的Pankaj Kapahi博士认为,协同相互作用的发现可能导致使用联合疗法,每种疗法影响不同的途径,从而延长人类健康寿命,就像使用联合疗法治疗癌症和艾滋病毒一样。巴克研究所表示。Pankaj KapahiAric N. Rogers以及Di Chen3人都是该论文的通讯作者。

协同作用的相互作用也可能解释了为什么科学家一直无法鉴定出一个基因,这些基因导致某些人能够在无重大年龄相关疾病的情况下生存到非常高的年龄,直到他们死亡之前。

本文着重研究线粒体中寿命的调节方式,线粒体是细胞中负责能量稳态的细胞器。在过去的十年中,越来越多的证据表明线粒体失调与衰老之间存在因果关系。Jarod A. Rollins的未来研究将集中于进一步阐明线粒体在衰老中的作用。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。

Scientists are decoding the genetic mechanisms of aging

Highlights

  • 1)Longevity of daf-2 rsks-1 is mediated by translational repression of cyc-2.1

  • 2)Germline inhibition of cyc-2.1 activates intestinal UPRmt and AMPK to extend lifespan

  • 3)Increased GLD-1 represses germline cyc-2.1 translation in the daf-2 rsks-1 mutant

  • 4)Translational regulation of cyc-2.1 and UPRmt contribute to longevity of daf-2 rsks-1

Summary

Reduced mRNA translation delays aging, but the underlying mechanisms remain underexplored. Mutations in both DAF-2 (IGF-1 receptor) and RSKS-1 (ribosomal S6 kinase/S6K) cause synergistic lifespan extension in C. elegans. To understand the roles of translational regulation in this process, we performed polysomal profiling and identified translationally regulated ribosomal and cytochrome c (CYC-2.1) genes as key mediators of longevity. cyc-2.1 knockdown significantly extends lifespan by activating the intestinal mitochondrial unfolded protein response (UPRmt), mitochondrial fission, and AMP-activated kinase (AMPK). The germline serves as the key tissue for cyc-2.1 to regulate lifespan, and germline-specific cyc-2.1 knockdown non-autonomously activates intestinal UPRmt and AMPK. Furthermore, the RNA-binding protein GLD-1-mediated translational repression of cyc-2.1 in the germline is important for the non-autonomous activation of UPRmt and synergistic longevity of the daf-2 rsks-1 mutant. Altogether, these results illustrate a translationally regulated non-autonomous mitochondrial stress response mechanism in the modulation of lifespan by insulin-like signaling and S6K.




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1 杨正瓴

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