不同的基因背景可影响线虫的平均寿命是非,如daf-2(胰岛素受体)渐变线虫平均寿命为39天,而hsf-1(热休克蛋白转录因子)突变线虫仅为15天。通过在29个不同遗传背景中进行体系研究,作者揭示了3日龄超氧炫频率与均匀寿命呈负相关,非线性回归剖析得出59%的寿命变更可以用超氧炫来猜测。除了遗传背景差别,寿命也受到环境因素的影响。在26种不同环境条件下(如限食、热休克、高糖饲喂等),超氧炫的频率可以预测70%的寿命变化。即便对统一遗传背景、同一环境前提中的群体,它们的个体寿命受随机因素影响而变化,3日龄奇丽线虫超氧炫频率仍然坚持与个体寿命负相关的规律,而9日龄超氧炫频率与个体寿命则没有相关性。进一步实验还说明了在daf-2突变虫株中,通过线粒体超氧炫指征的线粒体功能状态反映其寿命长短的机制。
? 3日龄奇丽线虫中线粒体“超氧炫”
线粒体是动动物细胞中普遍存在的一种细胞器,主持能量代谢、应激与细胞凋亡,同时也是细胞活性氧自由基天生的重要场合。早在1972年,Harman就料想线粒体是驱动衰须生物钟的中心部件,提出了“线粒体衰老学说”,即细胞线粒体自在基伤害的累积导致机体的朽迈。然而,这个学说却始终苦于不适合手腕来进行试验验证。
2008年,程和平课题组采取新鲜的线粒体定位的超氧探针cp-YFP,察看到单个线粒体内超氧阴离子自发性暴发景象,称之为线粒体超氧炫。细胞内超氧炫在时光和空间上随机产生,与线粒体呼吸、ATP合成、钙信号、基本活性氧水同等严密相干。能够说,超氧炫是反应线粒体功效状况的“数字钟”。
? 线粒体超氧炫“数字钟”与衰老生物钟的关联模型
论文独特第一作者为申恩志、宋春青(北京性命科学研究所,中国农业大学学籍博士研讨生)和林渊(北京大学),通信作者为董梦秋(北京生命科学研究所)和程跟平(北京大学)。该项研究得到973及国度天然迷信基金多个项目标支撑。
超氧炫作为线粒体机能状态参量可以预测寿命长短变化,尤其是生命早期、机体功能最茂盛时的线粒体性能状态与寿命呈负相关,这是一个出乎意料的发明,资本运作。从生命早期超氧炫“数字钟”的节奏就能揣测其衰老生物钟快慢的实验成果,支持了狭义的线粒体衰老学说,即线粒体是遗传、环境和随机因素调控衰老的一个共同节点。与此同时,该发现还为程序化衰老学说(programmed theories of aging)供给了迄今为止最有压服力的实验证据。
超氧炫“数字钟”与衰老生物钟是否偶联在一起呢?为了研究这个问题,作者选取了线虫作为实验对象。线虫平均寿命仅为21天,是衰老研究的常用模型;且其个体小、通体透明,适于从生到老全程活体观测。作者构建了表白超氧探针的转基因线虫,实验发现,线虫咽部肌肉的线粒体超氧炫在成虫第3天和第9天呈现两个显明峰值,前者对应于线虫生命周期中滋生力最活泼、生理机能最兴旺时代,而后者则对应于线虫衰老逝世亡的起始点。
寿命是可以预测的吗?近日,《做作》杂志在线报道了北大分子医学研究所程和平课题组与北京生命科学研究所董梦秋课题组的最新研究进展:3日龄秀丽线虫中线粒体超氧炫频率可以预测其寿命长短。该论文标题为:Mitoflash Frequency in Early Adulthood Predicts lifespan in Caenorhabditis elegans。
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编纂:舍予
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用超氧炫“数字钟”来一窥衰老的神秘有望开启新的研究方向。目前,线虫上得到的论断是否可以推广到高级动物,以及如何阐释相关性法则背地的生物学机制等,尚有待进一步研究。
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