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表观遗传时钟是否在生物衰老中起作用?最重要的是,它是否可逆?
【字体: 大 中 小 】 时间:2023年11月16日 来源:AAAS
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随着年龄的增长,我们的DNA会发生变化,这可能会受到睡眠障碍的影响。科学家们的目标是找出这种表观遗传时钟是否在生物衰老中起作用,最重要的是,它是否可逆?
新生儿的父母在最初几个月的不眠之夜里可能会觉得自己老了好几岁。现在,莱斯特大学的科学家们正在调查健康长寿的秘诀是否真的在于晚上睡个好觉,还是在于我们的DNA。
莱斯特大学的一个新项目得到了生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC) 164587英镑的资助,该项目将建立一个昆虫模型,研究睡眠障碍对衰老的影响,并通过观察睡眠障碍如何影响我们DNA中的化学修饰,看看它是否可逆。
一般来说,老年人睡得少,醒后又睡得多,深度睡眠或做梦的时间也比年轻人少。与此同时,许多研究表明,睡眠紊乱与老年人的死亡率有关。即使是一个晚上的睡眠紊乱也会增加与变老相关的基因表达。
然而,将睡眠改变和衰老联系起来的分子基础在很大程度上尚不清楚。最清晰的衰老分子标记之一是DNA甲基化,这种附着在DNA上的化学标记在动物的一生中不断变化,并被发现与实足年龄密切相关。
项目负责人埃蒙·马伦教授和他在莱斯特大学遗传学和基因组生物学系的团队已经证明,基于DNA甲基化的“表观遗传时钟”可以忠实地预测宝石黄蜂(Nasonia vitripennis)的衰老进程,使这些黄蜂成为测试DNA甲基化变化是否参与睡眠调节的衰老过程的理想昆虫模型。
生物老化可以看作是你活了多长时间或你的寿命,也可以看作是你的生活质量和活动,被称为健康寿命。马伦教授的团队将与莱斯特大学(陈科凡博士)和伦敦帝国理工学院(乔治·吉尔斯特罗博士)的行为遗传学家合作,以宝石黄蜂为模型,研究睡眠不足对这两项指标以及表观遗传时钟的影响
和人类一样,宝石黄蜂主要在晚上睡觉。科学家们将让这些黄蜂在晚上保持清醒,看看它是如何影响它们的寿命、健康寿命和表观遗传时钟的。如果确实如此,它可能表明睡眠和衰老之间存在直接联系,并提高了表观遗传学在我们如何从生物学上变老方面发挥作用的可能性。
马伦教授说:“我们将看到黄蜂有多活跃。随着年龄的增长,你会认为他们的活动会减少,这是衡量健康寿命的一个指标,而睡眠障碍会让你看到这种情况发生得更快。
“如果确实如此,那么下一步就是看看这是否可逆,最终目标是我们能否帮助人们随着年龄的增长获得更好的夜间睡眠,甚至可能活得更长。”
“表观遗传时钟也是衡量年龄的一个很好的指标,但人们不能100%确定的是,表观遗传年龄是衰老的原因,还是衰老的结果——有点像分子上的‘皱纹’。”
衰老是一个机械复杂的过程,受到许多环境和遗传因素的影响,这些因素难以调查,特别是在人类中。以前的研究主要是基于简单的模式无脊椎生物,特别是果蝇和线虫,部分原因是它们的寿命短,使科学家能够在更短的时间尺度上观察衰老的影响。然而,它们不具有DNA甲基化,这是表观遗传学和人类衰老的重要组成部分。
宝石黄蜂的典型寿命为三周,并具有功能性甲基化系统,使其成为研究这方面老化的理想系统。
马伦教授说:“我们的实验室是第一个证明这一过程存在于昆虫体内的实验室。有很多旨在解决衰老问题的干预措施,但其中大多数的证据都非常微弱。黄蜂真的可以成为一种早期检查——基本上,是我们的一个小版本。”