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     时间:2021-04-08 10:05:14  来源:

    尽管我们所有人都熟悉衰老,但在分子基础上如何精确地发生衰变一直是人们研究和关注的领域。我们理所当然地认为不同物种的衰老速度不同,但是我们对为什么以及如何却没有很好的了解。大多数哺乳动物具有相似数量的基因,其中许多具有保守的功能,但跨哺乳动物的寿命却存在几个数量级的差异。例如,小鼠和小型动物的寿命较短,而其他动物(如蝙蝠,裸mole鼠,鲸鱼,大象和灵长类动物)的年龄则明显变慢。

    这些物种的基因组有什么不同之处,可以使它们活得这么长?只有在数百个物种的完整基因组出现之后,我们才可以开始比较具有不同基因组的物种之间的寿命。

    明尼苏达大学食品,农业与自然资源科学学院副教授克里斯托弗·福克(Christopher Faulk)领导的研究表明,控制基因表达的区域已经进化为在我们大约5%的基因中包含更多的表观遗传开关。这些开关控制着由这些基因产生的蛋白质数量,而不是蛋白质类型,并且可能能够防止这些蛋白质水平在寿命更长的动物中发生变化。

    他的研究保守的灵长类动物和哺乳动物启动子中CpG密度和寿命的演变发表在4月刊的老龄化中,发现我们的基因中有5%与寿命没有关联。通过比较100多个动物基因组中25,000个基因中的表观遗传控制区域(称为启动子),他的团队检测到一个信号,这些信号将这些基因识别为处于长寿命的进化选择之下。

    多数基因启动子富含CpG二核苷酸,通过区域中CpG位点的密度测量,CpG二核苷酸的DNA代码中字母G旁边的字母C。启动子中CpG密度的特性不会改变基因序列本身,而是控制产生多少基因产物。但是,特定基因启动子区域中CpG位点的数量可能因物种而异。

    福克说:“在我们鉴定的大多数基因中,我们发现增加的CpG富集与寿命之间存在正相关。”“我们相信,随着动物年龄的增长,这些基因的进化可以更好地控制蛋白质的生产。”

    这项研究使用了来自国家生物技术信息中心和真核启动子数据库的数据,下载了100多个哺乳动物基因组,并确定了人类与这些哺乳动物之间共享的相应启动子区域。

    福克解释说:“只有在数百个基因组处于公共领域的情况下,这项研究才有可能。”他说:“这代表着数百亿美元的研究资金,用于数百个致力于自身目标的独立小组。我们能够以一种新的方式利用这些免费的可用数据来回答有关表观基因组进化的问题。更重要的是,这项研究利用了数百万年来获得的物种差异来告诉我们有关衰老和寿命如何演变的一些信息。几乎每个人都会变老并死亡,这通常被认为对健康不利。”

    接下来需要对数据进行更全面的比较。“该项目确实提供了使用大量比较基因组学进行的首次分析,以了解衰老等生理特征。我们不确定是否会发现任何东西,并对信号的强度感到惊讶。下一步将包括对其他基因组区域进行更全面的比较,生成更好的比较数据库,并将其他生命史特征与基因组特征进行比较。我们必须在实验室模型中确认这些区域的功能。”

     

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