快速但馬虎，這就是基因轉(zhuǎn)錄隨年齡變化的方式。在一項(xiàng)新的研究中，來自德國科隆大學(xué)、馬克斯-普朗克衰老生物學(xué)研究所和哥廷根大學(xué)的研究人員通過研究五種不同模式生物和多種組織的轉(zhuǎn)錄過程，發(fā)現(xiàn)了一種導(dǎo)致衰老的新分子機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果于2023年4月12日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity”。

衰老會損害廣泛的細(xì)胞過程，其中許多會影響蛋白的質(zhì)量和濃度。在這些過程中，稱為轉(zhuǎn)錄的基因讀取尤其重要，因?yàn)樗堑鞍姿降囊环N主要調(diào)節(jié)過程。

盡管專家們知道基因表達(dá)，即遺傳信息轉(zhuǎn)化為蛋白，會隨著年齡的增長而發(fā)生變化，也知道對基因表達(dá)的控制可能會受損，但不清楚轉(zhuǎn)錄過程本身的準(zhǔn)確性是否會隨著年齡的增長而變化，以及這種變化是否會對有機(jī)體產(chǎn)生相關(guān)后果。

這正是這些作者如今能夠證明的，這讓論文共同通訊作者、科隆大學(xué)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)研究所的Andreas Beyer教授非常高興：“這是一個持續(xù)數(shù)年的大型合作項(xiàng)目，涉及多個研究團(tuán)隊(duì)。必須生成和分析五個物種的數(shù)據(jù)。只有通過結(jié)合我們的專業(yè)知識，才有可能研究如此多的物種和數(shù)據(jù)類型?！?/p>

事實(shí)上，這些作者研究了線蟲、果蠅、小鼠、大鼠和人類的全基因組、與年齡有關(guān)的轉(zhuǎn)錄過程的變化，包括各種不同的組織。他們發(fā)現(xiàn)，在所有這五個物種中，轉(zhuǎn)錄本通過附著RNA構(gòu)成單元（即核苷酸）而增長的平均速度隨著年齡增長而增加。

線蟲和黑腹果蠅Pol II延伸速率降低的分子效應(yīng)和壽命效應(yīng)。圖片來自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05922-y。

與這種延伸速度（Pol II速度）的增加一起，他們還觀察到了所謂剪接的變化，其中剪接是轉(zhuǎn)錄過程中從基因到成品蛋白的進(jìn)一步加工步驟，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物再次被縮短并切割成合適的大小。

然而，整個轉(zhuǎn)錄過程的準(zhǔn)確性也可以被控制和逆轉(zhuǎn)，例如通過限制飲食或干預(yù)胰島素信號傳導(dǎo)---這兩種措施都有助于延長壽命，這一點(diǎn)多年來一直為人所知。同樣，當(dāng)這些作者使用干預(yù)措施降低讀取速度時，果蠅的壽命和人類細(xì)胞的分裂潛力也延長了。

Beyer教授說，“我們的結(jié)果揭示了動物衰老和延長壽命的干預(yù)措施的基本分子機(jī)制，為我們將來如何促進(jìn)健康的衰老提供了線索。事實(shí)上，通過提高基因轉(zhuǎn)錄的質(zhì)量，諸如減少卡路里攝入之類的干預(yù)措施也對分子水平上的健康衰老過程有積極影響，這一點(diǎn)我們?nèi)缃褚涯軌蛲ㄟ^我們的研究非常清楚地證明?！保?a >生物谷 Bioon.com）

參考資料：

Cédric Debès et al. Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05922-y.