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研究发现开启衰老进程的基因开关

身体衰老是从什么时候真正开始的?最近,美国西北大学科学家通过研究线虫(C. elegans)发现,当动物到达生殖成熟期后,一种基因开关会开启衰老进程,关闭细胞的压力反应机制,使成熟细胞开始走下坡路。相关论文发表在最近的《分子细胞》杂志上。

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据报道,在动物中,包括线虫和人类,热休克反应(指生物机体在热应激或其他应激状态下所表现出的以基因表达变化为特征的防御适应反应)对正当的蛋白质折叠和保护细胞健康必不可少。研究人员观察了线虫的热休克反应,发现在它达到成熟后8小时,所有基因开关都关闭了它们的细胞压力保护机制,控制这一开关的是成熟初期的生殖干细胞(负责制造卵子和精子)。保护性热休克反应在线虫成熟初期的4小时里急剧下降,这正是生殖成熟的精确开始。虽然线虫仍然行为正常,但科学家能看到分子变化和蛋白质质量控制的下降。


这一成果建立在10年研究的基础上。基因开关发生在生物的两大细胞系统——生殖系和身体系之间。一旦生殖系完成了任务,产生了卵子和精子,它就会给身体系的细胞发信号,关闭保护机制,使成熟动物开始衰老。研究人员指出,虽然他们研究的是线虫,但这种在衰老中起关键作用的基因开关保存在包括人类在内的动物体内。


“我们看到在成熟早期,保护性热休克反应开始迅速垮掉。”论文高级作者、美国西北大学的理查德·默里莫托说,“衰老并不是连续发生的各种事件。在线虫系统中,我们发现了一个非常精确的衰老开关。这些基因开关在8小时里逐渐进入成熟细胞,使热休克反应及其他细胞压力反应同时受到抑制,这真是让人意想不到的。”在一项实验中,研究人员阻断了生殖系发送的关闭信号,结果发现成熟动物的身体组织会继续保持强健和抗压能力。


研究认为,衰老与身体的质量控制下降有关,掌握更多“质量控制系统”在细胞中的工作原理,有助于使人类细胞更强健,延迟与衰老有关退行性疾病的发生。默里莫托说:“根据我们的研究,把这种基因开关扳回去,增强细胞抗压能力而保护机体免于衰老,或许是一种可行的方式。”


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