新發(fā)現(xiàn)的在線蟲中提高壽命和促進(jìn)健康的基因開關(guān)，在哺乳動物中也和壽命增加相關(guān)。這為用藥物調(diào)控這些開關(guān)以達(dá)到提高人體代謝能力和壽命提供了希望。
這些基因開關(guān)叫做表觀遺傳開關(guān)，由加州大學(xué)伯克利分校和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)。這些開關(guān)是一些酶。它們在動物的生命周期中，在發(fā)育早期應(yīng)激反應(yīng)后增加，并繼續(xù)影響基因的表達(dá)。
研究者觀察近交系小鼠發(fā)現(xiàn)它們的壽命完全不同，最長壽命的小鼠比短壽的顯著地高表達(dá)這些酶。
伯克利的教授Andrew Dillin說：“我們發(fā)現(xiàn)的和壽命密切相關(guān)的兩個酶，是所發(fā)現(xiàn)的和小鼠壽命最強(qiáng)的基因相關(guān)性。而且它們都是自然發(fā)生的變異?；趶木€蟲中看到的，促進(jìn)這些酶表達(dá)能夠重新調(diào)整你的新陳代謝，創(chuàng)造更佳的健康狀態(tài)和延長壽命?！?/p>
兩篇Cell解釋了相關(guān)機(jī)制，于4月28日在線發(fā)表在Cell上，并將刊登于5月19日的雜志上。
饑餓導(dǎo)致更長的壽命
幾十年來，研究人員發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)能否可獲得和早期發(fā)育與成年健康和新陳代謝之間存在相關(guān)性。減少細(xì)胞的能量生產(chǎn)可能會減緩衰老過程，使生物體活得更長。
令人困惑的是，這些能量限制必須發(fā)生在發(fā)育的特定期以影響衰老的進(jìn)程。這個狀況表明了在機(jī)體的整個生命過程，存在了一個關(guān)鍵的代謝開關(guān)可以改變細(xì)胞的功能。這些變化如何感知的機(jī)制仍然是難以琢磨的，所以研究者著手于研究細(xì)胞的能量工廠線粒體。
當(dāng)線粒體的功能在模式動物的特殊發(fā)育時期關(guān)閉時，動物活得更長。瞬時的代謝變化能夠改變細(xì)胞讀取DNA的方式，關(guān)閉一些基因而擴(kuò)增另一些，影響成年后的健康。
在2002年Dillin發(fā)現(xiàn)在發(fā)育中的線粒體壓力幾乎能夠成倍增加線蟲的壽命。在新的研究中，研究人員描繪出了這個過程是如何工作的。
他們發(fā)現(xiàn)線粒體壓力激活大腦中的酶影響DNA折疊，暴露出一段包含在線粒體工作中的1500個基因的DNA片段。第二組酶標(biāo)記這些基因，影響它們和動物壽命相關(guān)的活性，造成線粒體如何產(chǎn)生能量的永久性變化。
大腦的饑餓開關(guān)
第一套酶——甲基化酶，特別是LIN-65，將DNA添加甲基基團(tuán)，從而使啟動子沉默、抑制基因表達(dá)。通過暴露線粒體基因，第一套酶為第二套酶——去甲基化酶提供了工作的平臺。jmjd-1.2 和jmjd-3.1增加線粒體基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)研究人員在蠕蟲中人工提高去甲基化酶的產(chǎn)生，所有的線蟲都活得更長。
通過改變表觀遺傳狀況，這些酶可以切換和關(guān)閉基因。這種情況只發(fā)生在線蟲的大腦中感受饑餓或飽食的區(qū)域。這些基因在檢測動物營養(yǎng)狀況的神經(jīng)元中表達(dá)，而后這些信號發(fā)出到周邊改變外周。
當(dāng)他們在長壽和短壽的小鼠中分析這些酶時，他們發(fā)現(xiàn)在長壽的小鼠的大腦中這些基因上調(diào)，但在其它組織和短壽的小鼠中則不是的。
在這些酶激活的線粒體基因中有參與身體對未折疊蛋白的反應(yīng)，這是個壓力的跡象。對其它蛋白重新折疊的蛋白的活性增加是另一個長壽的標(biāo)志。
這些觀察表明，通過表觀遺傳酶對衰老的逆轉(zhuǎn)也可能發(fā)生在人類中。
