低温诱导海葵Diadumene lineata可编程衰老的表型与转录组特征研究

本研究揭示了海葵Diadumene lineata在16°C低温培养条件下表现出的可诱导衰老现象。研究人员通过表型观察和RNA-seq数据分析，发现低温环境会抑制无性分裂、引发摄食能力衰退等衰老特征，并鉴定出2,824个差异表达基因。该研究为探索衰老诱导机制提供了新型海洋模式生物，相关成果发表于《BMC Research Notes》。

　　

在探索生物衰老机制的科研领域，刺胞动物因其显著的再生能力和潜在永生特性备受关注。先前研究发现，水螅(Hydra oligactis)在低温环境下会表现出可诱导衰老特征，但这一现象在其他刺胞动物中尚未得到充分验证。这留下了一个关键科学问题：温度依赖性衰老是否存在于更广泛的刺胞动物类群中？其分子机制是否具有保守性？

美国洛马琳达大学医学院(Loma Linda University School of Medicine)地球与生物科学系的研究团队通过对条纹海葵(Diadumene lineata)的长期观察，首次发现该物种在16°C培养条件下会表现出系列衰老特征。与常温(21°C)培养组持续进行无性分裂的"永生"状态不同，低温组个体停止分裂、体型增大，并逐渐出现摄食能力减退直至完全停止，最终个体皱缩死亡。为解析这一现象的分子基础，研究人员重新分析了已发表的RNA-seq数据，通过比较转录组学揭示了温度依赖性衰老的潜在调控网络。

研究主要采用三大技术方法：首先建立双温度(16°C vs 21°C)培养体系并进行长达30年的表型追踪；其次利用Illumina HiSeq 4000平台进行66-bp单端RNA测序；最后通过Trinity软件构建转录组，采用Salmon定量和DESeq2分析差异基因，并运用GATK进行体细胞突变检测。

【结果】

1. 表型特征：
   常温组海葵保持4周分裂周期并持续30年无衰老迹象，而16°C组在停止分裂后出现渐进性摄食减少，伴随体柱下部产生琥珀色病变，最终个体皱缩。

1. 转录组分析：
   鉴定出2,824个差异表达基因(DEPGs)，功能富集显示：

• 间充质细胞分化相关基因(SMAD4、FOXF2等)下调
• 减数分裂正调控基因PRDM7显著上调(Log₂FC>5)
• 细胞周期基因ORC6/RBX1上调而SMAD4下调
• 蛋白质消化吸收通路基因(MEP1B等)表达紊乱

1. 基因组不稳定性：
   16°C组体细胞单核苷酸多态性(SNPs)数量显著增加(P<0.05)，突变积累可能驱动衰老进程。

【结论与意义】
该研究首次证实条纹海葵存在温度依赖性可诱导衰老现象，其分子特征表现为：①生殖-体细胞资源分配转变(PRDM7上调与SMAD4下调)；②细胞周期紊乱与蛋白质代谢障碍；③基因组不稳定性增加。这些发现与Hydra oligactis的低温衰老模型既存在共性(如减数分裂激活)，又展现物种特异性(如独特的摄食衰退模式)，为比较衰老进化研究提供了新视角。

研究建立的D. lineata低温衰老模型具有三大价值：首先，其体型大于水螅(直径达1cm)，便于显微操作和长期观察；其次，明确的摄食行为变化可作为量化衰老的指标；最重要的是，该物种在常温下表现出的"永生"特性与低温诱导的衰老表型形成鲜明对比，为解析衰老开关机制提供了理想体系。未来通过时空分辨转录组与基因编辑技术的结合，有望在该模型中揭示保守的衰老调控通路。