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寿命和基因的关系和性别有关

已有 2301 次阅读 2022-10-1 06:19 |系统分类:海外观察

长寿是人类的梦想,也是根植于基因的生命逻辑。关于寿命和基因的关系早就被大量研究,但对大量基因和长寿关系的研究并不多见。近日《科学》杂志发表了一项3千多基因和长寿关系的研究,结果发现,这些和寿命有关的基因存在性别和年龄相关性,某些长寿基因只在雌性或雄性动物中发挥作用,而某些长寿基因只能在动物超过某个年龄才具有作用。这一研究结果非常具有价值,也给长寿基因的研究和分析提供了重要信息。

衰老是受多种环境和遗传因素影响的分子、细胞和生物体稳态的时间依赖性功能下降。遗传学研究,如功能的丢失或获得或正向遗传筛选,已经确定了许多其保守的基因和机制。从代谢角度来看,营养感知通路如生长激素和胰岛素样生长因子轴(GH/IGF1)、雷帕霉素靶蛋白(TOR)、腺苷5 '单磷酸(AMP)激活的蛋白激酶(AMPK)和sirtuins控制衰老或影响寿命。除代谢下降外,其他特征,如蛋白酶稳态的丧失、基因组不稳定性增加、表观遗传标记的变化和端粒长度的改变也被提出可促进衰老。最新研究通过调节寿命的DNA变异体深入了解健康、疾病和衰老的决定因素。通过对参与干预测试项目(intervention Testing Program, ITP)的UM-HET3小鼠的分析,在12号染色体上检测到一个性别独立的数量性状位点(quantitative trait locus, QTL),并鉴定了性别特异性QTL,其中一些只在老年小鼠中检测到。在小鼠和人类身上也发现了类似生命史和寿命之间的关系,这强调了早期获得营养和早期生长的重要性。我们确定了常见的年龄和性别特异性基因表达的遗传效应,并将其与模式生物和人类数据整合,以创建假设构建的优先长寿和体重基因交互资源。最后,利用秀丽隐杆线虫寿命实验验证了Hipk1, Ddost, Hspg2, Fgd6和Pdk1是保守的长寿基因

Bou Sleiman M, Roy S, Gao AW, Sadler MC, von Alvensleben GVG, Li H, Sen S, Harrison DE, Nelson JF, Strong R, Miller RA, Kutalik Z, Williams RW, Auwerx J. Sex- and age-dependent genetics of longevity in a heterogeneous mouse population. Science. 2022 Sep 30;377(6614):eabo3191.

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长期以来,人们有充分的理由怀疑,一个人的DNA决定了他们的衰老方式和寿命。但“是否有真正的基因控制寿命和寿命一直是不确定的,”孟菲斯田纳西大学健康科学中心的遗传学家罗伯特·威廉姆斯说。

现在,在一项研究中,威廉姆斯和他的同事们观察了3200多只基因不同的小鼠,发现了基因组中影响寿命的几个部分。其中一些遗传效应在雄性和雌性小鼠之间存在差异,而一些只影响到了一定年龄的小鼠的寿命。

长寿是一种复杂的性状,英国伯明翰大学的遗传学家João Pedro Magalhães说,这项研究很好地揭示了牢固的基因联系。但这项工作提出了许多问题。“这是一块垫脚石,”他说,“朝着理解长寿的遗传和最终机制的方向前进。”

9月29日发表在《科学》杂志上的这项研究发现,12号染色体的一部分影响了所有小鼠的寿命。但女性的预期寿命也受到3号染色体区域的影响。(老鼠有20对染色体。)

在男性中,情况更为复杂。许多雄性老鼠很早就死了——可能是因为雄性社会交往的压力。只有在作者将这些年轻的死亡病例排除在分析之外之后,他们才发现,在寿命较长的雄性小鼠中,有5个染色体区域影响了预期寿命。 

研究人员发现的染色体区域很大。“现在,我们获得的基因座相当复杂——每个基因座含有100多个基因,”威廉姆斯说,所以还不清楚到底是哪些基因导致了长寿效应。

该研究的共同负责人、瑞士洛桑联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne)的遗传学家Maroun Bou Sleiman说,目前还不确定这些基因变异影响了具体什么过程。“仍然存在的问题是,这些衰老基因是决定寿命的因素吗?”基因还可以通过预防特定疾病(如癌症)来延长寿命。布·苏莱曼说,找到真正的衰老基因,可能会让研究人员开发出使人们更健康的干预措施。

研究人员还研究了长寿基因可能发挥作用的机制,发现寿命和生长速度之间存在令人信服的联系。众所周知,在一窝幼仔中出生早的老鼠死得更早,因为它们在子宫中生长得更快。研究小组发现,影响小鼠预期寿命的一个染色体区域可能与生长速度有关。

然后,研究小组利用英国生物样本库(UK Biobank)的数据表明,在人类中,儿童期生长较快的人寿命也较短,可能是因为他们在成年期的体质指数较高。总之,这些发现支持了早期生长速度影响寿命的观点。

“如果你想研究衰老或长寿,请关注生命历史,”布·苏莱曼说。



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