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中科院神经所解析个体之间衰老速度差异之谜—

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国神经科学研究会分析老年人个体之间的奥秘之间的速度差异 - 新闻 - 科学网

  上海科学网11月9日电(记者辛晓)今天,“自然”杂志刊登了由中国科学院神经科学研究所,脑与智能技术中心卓越创新研究中心发表的长篇论文,神经科学国家重点实验室研究小组蔡世明集团所称的“神经胶质细胞 - 神经元信号调控遗传多态性调控衰老的速度”的研究工作。

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  老化是生物体的生理机能逐渐退化的过程,是神经退行性疾病,癌症,糖尿病等多种疾病的最大危险因子。不朽是人类千百年来追求的美丽目标,追求长生不老药始终不变。二十世纪随着分子生物学的发展,老化研究进入了遗传学时代。已发现数百种基因延长动物寿命。

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  预期寿命的延长应该是延缓衰老,保持一定的生活质量的前提条件。然而,最近的研究表明,与长寿相关的基因并不一定会延缓动物的行为退化。延长平均寿命而不改善老年人的生活质量会增加社会负担。随着人类寿命的延长,老龄化社会已经走到了尽头,如何延缓衰老相关功能的退化,预防和治疗老年病已经成为一个具有重大社会意义的紧迫科学问题。个人之间的老化速度存在显着差异。大多数人的行为和认知能力随着年龄的增长而逐渐降低,有的人在童年时期仍然保持着良好的活力,这种现象促使我们研究个体差异的遗传基础,从而为衰老速度提供重要的线索,但相关研究尚未见报道。

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  蔡世明团队利用模型线虫美容有机体探索个体之间衰老速度差异的遗传机制。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种可以独立生活的小动物(成年人体长仅1毫米)。其遗传背景清楚,生活史短,行为清晰。它是研究衰老的重要模式生物,许多调节衰老的重要信号途径首先在线虫中找到。他们发现,来自世界不同地区的野生线虫在配偶交配,饮食和运动能力方面表现出老化恶化的速度方面的显着差异。经过进一步的研究,他们发现编码全新神经肽(RGBA-1)及其受体(NPR-28)的基因中存在单核苷酸多态性(SNP),导致野生型线虫雄性交配和其他行为不同的简并率。

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  深入研究发现,神经肽释放的神经胶质细胞,作用于5-羟色胺能和多巴胺能神经元NPR-28受体,受Sirtuin蛋白SIR-2.1介导的线粒体应激反应的抑制,进而调节线虫老化率。存在于野生型菌株中的遗传多态性导致NGF-1或NPR-28受体活性的不同分泌,导致信号通路的强度不同,导致线虫衰老速度的差异。他们还对RGBA-1和NPR-28编码基因所在的基因组区域进行了基于群体的遗传和进化分析,确定了RGBA-1和NPR-28的祖先等位基因形式,并证明了遗传区域基因所在的位置可能在进化过程中被正向选择。

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  蔡世明研究员说,这项工作首次揭示了人类衰老速度差异的遗传基础,并发现一种新的信号通路调节动物的衰老,阐明神经肽介导的神经胶质细胞神经元信号在衰老调控重要作用是近年来在衰老领域取得的重大突破。调节个体衰老速度差异的基因经历了长期的进化选择,其一般对生长和繁殖没有不利影响,并且预期是抗衰老的潜在目标。这项工作为抗衰老研究提供了一个新的视角。进一步分析个体老化的差异将有助于系统理解健康老龄化的调控机制。

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  拮抗多效性理论认为,进化选择基因通常有利于物种的生长和繁殖,而且往往会在生命后期促进衰老。研究发现,进化选择的基因可以延缓衰老或延长动物的寿命,或者两者兼而有之。研究还发现,老化的进化受到新基因的出现,自然选择以及不同基因位点之间的相互作用的影响,为理解老化的进化提供了新的认识。

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  据悉,这项研究由博士后尹健博士完成。博士在蔡世明教授的指导下毕业。实验室研究助理刘希娟,康新蕾和助理研究员李凯也发挥了重要作用。这项研究得到了中国科学院 - 马克斯普朗克计算生物学研究所的支持。李海鹏研究组,中国科学院生物化学研究所分子生物学平台,中国公共服务研究院植物生物学研究所。本课题由中国科学院和国家自然科学基金资助。

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