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2018
04-25

生命的遗传调控者识别


哈佛医学院(HMS)的研究人员已经发现,在酵母中的基因是寿命的关键调节器。基因PNC1是第一个被证明能够对已知会影响许多生物寿命的环境因素作出特异性反应的基因。 HMS病理学助理教授David Sinclair领导的一个研究小组发现,PNC1是在卡路里限制条件下延长酵母体验寿命所必需的。具有5个拷贝的PNC1的酵母菌株比野生型菌株寿命长70%,寿命延长最长,但在该生物体中报道。他们的发现在5月8日的“自然”杂志上报道。
来自哈佛医学院:基因调控者的寿命鉴定

基因延长寿命在酵母点寿命研究范式转变

可能解释寿命延长通过卡路里限制

波士顿,马 - 2003年5月8日 - 研究人员哈佛医学院(HMS)发现酵母中的基因是寿命的关键调节者。基因PNC1是第一个被证明能够对已知会影响许多生物寿命的环境因素作出特异性反应的基因。 HMS病理学助理教授David Sinclair领导的一个研究小组发现,PNC1是在卡路里限制条件下延长酵母体验寿命所必需的。具有5个拷贝的PNC1的酵母菌株比野生型菌株寿命长70%,寿命延长最长,但在该生物体中报道。他们的发现在5月8日的“自然”杂志上报道。

PNC1蛋白调节烟酰胺,一种维生素B3的形式。辛克莱的研究小组之前发现,烟酰胺作为Sir2的抑制剂,是控制细胞存活和寿命的蛋白质家族的创始成员。 Sir2通过保持核糖体DNA稳定延长了酵母的寿命。 PNC1将烟酰胺转化成烟酸,一种不影响寿命的分子。这样做,烟酰胺不会抑制Sir2,使酵母活得更长。

这个发现意味着寿命不是像一些研究人员所建议的那样,仅仅依赖于累积的磨损或代谢,而是至少部分受到细胞中积极的遗传程序的控制 - 理论上可以提高。辛克莱尔说:“与目前的模型相反,我们表明延长卡路里限制的寿命是涉及特定基因上调的活跃细胞防御的结果。

几十年来,研究人员已经知道,严重的卡路里限制延长了酵母,果蝇,蠕虫和老鼠等许多生物的生命,同时也延缓了老化过程,预防老鼠身上的癌症。但为什么食物似乎帮助有机体寿命更长一直困惑。尽管Sir2是该方程的必要部分,但卡路里限制并不影响Sir2水平,表明Sir2必须受另一种对卡路里限制有反应的蛋白质的调节。

一些研究人员推测,NAD是Sir2的一个辅助因子,在细胞内是一种常见的代谢物,起着调节机制的作用。因为NAD水平随着酵母中代谢速率的变化而变化,所以这个模型表明,卡路里限制可能通过降低代谢来延长寿命。然而,辛克莱的研究小组表明,PNC1的效应与NAD可用性无关。他们认为Sir2的真正调节者是烟酰胺,它是Sir2和NAD反应的产物之一。

PNC1水平高度敏感的环境线索,如卡路里限制,低盐和热,已知使酵母寿命更长。辛克莱的研究小组认为,PNC1 /烟酰胺途径提供了生物体的环境与其寿命之间的遗传联系,使生物体能够根据其感受到的环境压力水平积极地改变其生存策略。

在人类中,图像无疑更加复杂;首先,人类有七个Sir基因,而不仅仅是Sir2。烟酰胺途径在人体中也不同,但Sinclair的研究小组已经表明,烟酰胺抑制人类SIRT1(Sir2的同系物)。他的小组正在研究可能与PNC1发挥相同作用的人类基因。

工作的直接影响之一就是它 强调了烟酰胺和烟酸之间的功能差异。烟酸(尼克酸)是一种已知的抗胆固醇治疗药物,而烟酰胺(或尼克酰亚胺)有时被吹捧用于抗衰老的能力,并正在临床试验中用作糖尿病和癌症的治疗药物。但是,这两种物质有时以维生素B3的名义互换销售。辛克莱尔说:“我们的研究提出了服用高剂量烟酰胺的担忧,因为烟酰胺阻碍了Sir2在细胞中的作用。

这项研究得到了国家老龄研究所和哈佛大学 - Armenise基金会的资助。奖学金得到了埃里森医学研究基金会,John Taplan博士后奖学金计划,国家科学基金奖学金计划和美国老龄问题联合会的支持。