《Mechanisms of Ageing and Development》：Metformin-induced longevity is associated with retrotransposon dynamics in yeast chronological aging
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为阐明经典降糖药二甲双胍延寿作用的新机制，研究人员聚焦酿酒酵母时序寿命模型，整合大规模基因筛选与多组学分析。研究发现，二甲双胍与染色质去乙酰化酶复合物Set3C共享通路，并通过激活Ty1-copia逆转录转座子的转录（不伴随转座活性增强）来促进长寿，从而将染色质调控和逆转录转座子动态纳入其延寿效应框架，超越了传统的信号与代谢通路。
在追求“长生不老”的现代科学探索中，一种价格低廉、应用广泛的经典降糖药物——二甲双胍（Metformin），意外地展现出跨越从酵母到灵长类等多种模式生物的延寿潜力，被视为极有前景的“长寿药”候选者。尽管其通过激活AMPK、抑制mTOR等经典代谢与信号通路来促进健康衰老的机制已被广泛研究，但其多效性作用的完整图谱，尤其是是否还存在未被发现的关键细胞机制，仍然是衰老生物学领域一个悬而未决的核心问题。此外，许多前期研究是在非缓冲培养条件下进行的，而二甲双胍本身具有缓冲培养基pH的能力，这可能会干扰对其直接生物学效应的解读。为了在更严谨的条件下，系统性揭示二甲双胍延寿的新机制，由Jimena Meneses-Plascencia、Alexander DeLuna等人组成的研究团队，以经典的衰老研究模型——酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的时序性寿命（Chronological Lifespan, CLS）为体系，开展了一项整合遗传学、转录组学与蛋白质组学的综合性研究。他们的研究成果以“Metformin-induced longevity is associated with retrotransposon dynamics in yeast chronological aging”为题，发表在《Mechanisms of Ageing and Development》期刊上。
研究人员运用了几项关键技术来系统解析二甲双胍的作用机制：首先，他们采用了大规模竞争性衰老筛选，对1438个携带人类直系同源基因敲除的酵母突变体库进行了高通量时序寿命表型分析。其次，利用RNA测序技术，对比分析了在指数期和稳定期、经二甲双胍处理与未处理的野生型酵母细胞的全局基因表达谱。接着，通过流式细胞术蛋白质组学，监测了超过2600个GFP融合蛋白在药物处理早期丰度的变化。此外，还使用了定量逆转录聚合酶链反应来特异性验证Ty1逆转录转座子的表达水平，并利用Ty1his3-AI报告系统来评估其逆转录转座（retromobility）频率。
研究结果
3.1. 在pH缓冲条件下，二甲双胍以剂量依赖性方式延长时序寿命
研究首先确认，在pH值缓冲至4.0的合成完全培养基中，排除了二甲双胍的酸碱缓冲效应干扰后，药物仍能显著延长酵母野生型菌株的时序寿命，且呈典型的 hormetic（毒物兴奋效应）剂量反应关系：在75 mM浓度下，半数存活时间从对照的25天延长至41天；而在高浓度（200 mM）下则变为有害。这证明二甲双胍的延寿效应独立于其培养基缓冲能力。
3.2. 大规模遗传谱系分析揭示二甲双胍与染色质修饰的基因-药物互作
通过对1438个基因敲除菌株进行高通量竞争性衰老筛选，研究人员量化了每个突变体在有/无二甲双胍条件下的相对生存系数。通过计算寿命延长系数（LEMTF），他们发现45个基因的缺失削弱了二甲双胍的延寿效果，而24个基因的缺失增强了该效果。功能富集分析表明，除了预期的PKA信号、线粒体功能等通路外，染色质修饰相关基因集，特别是Set3组蛋白去乙酰化酶复合物的成员，成为与二甲双胍存在显著负向遗传互作（即表型重叠）的最突出类别。
3.3. 染色质组织紊乱模拟了二甲双胍的长寿效应
Set3C复合物多个亚基（如SNT1、HST1、SET3、HOS2等）的缺失，在无药条件下本身就能延长寿命，但在二甲双胍存在时，这种延寿效应被减弱或消除。这种“表型模拟与抵消”的遗传互作模式强烈暗示，二甲双胍与Set3C功能受损通过一个共同的通路影响寿命。通过独立的表型验证和遗传回补实验，研究人员确认了这一互作的可靠性和特异性。
3.4. 二甲双胍导致衰老细胞中Ty逆转录转座子表达增加
对稳定期细胞的转录组分析显示，二甲双胍处理仅改变了约3%的基因表达，但其中最为显著的特征是所有被检测的Ty逆转录转座子家族（特别是Ty1-copia家族）的转录本水平普遍上调。进一步的qRT-PCR实验证实，二甲双胍处理能显著提高Ty1的表达，而Set3C关键亚基HOS2的缺失在无药条件下也能升高Ty1表达，且二者同时存在时效应不具有累加性，呈现上位性。相反，Ty1的转录激活因子TEC1的缺失则完全阻断了二甲双胍对Ty1的诱导作用。这直接将Set3C功能、二甲双胍处理与Ty1表达调控联系在了同一条通路上。
3.5. 尽管Ty1转录表达增加，但二甲双胍导致逆转录转座活性和TYA Gag样蛋白水平降低
利用Ty1his3-AI报告系统检测发现，尽管二甲双胍强烈诱导Ty1转录，但其逆转录转座（即新插入基因组）的频率并未增加，反而有轻微下降的趋势。同时，通过TYA-GFP融合蛋白报告系统监测发现，药物处理降低了病毒样颗粒组装所必需的TYA Gag样蛋白的丰度。这表明二甲双胍诱导的Ty1高转录与实际的转座活性是“解耦”的，可能通过转录后机制抑制了逆转录转座周期的后期步骤。
3.6. 二甲双胍增加线粒体功能和应激反应相关蛋白的丰度
早期稳定期（24小时）的蛋白质组学分析表明，二甲双胍显著上调了参与超氧化物解毒、蛋白质折叠、线粒体呼吸以及碳水化合物和氨基酸代谢的蛋白丰度。这些早期响应事件与已知能调节Ty1动力学的细胞过程（线粒体功能、ROS水平）相吻合，提示它们可能是二甲双胍影响Ty1和寿命的上游事件。
结论与讨论
本研究通过多层次的系统生物学分析，揭示了二甲双胍延寿机制中一个此前未被重视的维度：染色质调控与逆转录转座子动力学。核心结论是，二甲双胍与Set3C组蛋白去乙酰化酶复合物的功能抑制，共同汇聚于上调Ty1逆转录转座子转录这一通路，从而促进酵母的时序性长寿。然而，这种转录激活并未导致基因组不稳定性增加，因为药物的作用同时伴随着逆转录转座活性和关键Gag蛋白水平的降低，形成了一种独特的“转录激活但转座抑制”的模式。
这一发现具有多重重要意义：首先，它将二甲双胍的作用机制从传统的代谢与信号通路扩展到了表观遗传调控和转座子生物学领域。其次，它建立了染色质状态、逆转录转座子活性和衰老之间的新联系。在衰老过程中，常伴随异染色质丢失和转座子激活，而本研究提示二甲双胍可能以一种“受调控”的方式影响这一过程，即允许其转录参与可能的有益细胞功能（如应激响应），同时抑制其有害的基因组插入活性。最后，该研究为理解二甲双胍在多物种中的保守延寿效应提供了新的线索和分子框架，即其对染色质和转座子的调节作用是否在高等生物中同样存在并发挥作用。这项研究不仅深化了对二甲双胍这一“老药”新功能的理解，也为探索衰老过程中基因组稳定性与可塑性之间的平衡开辟了新的研究方向。
