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【资讯导读】关键词:分子通路、DNA甲基化、连接组学

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资讯导读

1.分子老化的“中年危机”:抗衰老干预必须早于50岁

2.Nature子刊:不喝孟婆汤!鱼类“记忆”能够通过遗传保留给下一代

3.连接组学的里程碑——第一张完整的动物神经系统接线图


01
Aging Cell
分子老化的“中年危机”
——抗衰老干预必须早于50岁
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最近,一篇名为“Longevity Related Molecular Pathways Are Subject to Midlife 'Switch' in Humans(与寿命相关的分子通路在人类中年时会发生“转换”)”研究成果。发表在Aging Cell杂志上。这项新研究的通讯作者是迈阿密大学米勒医学院治疗创新副院长Claes Wahlestdt医学博士,精神病学和行为科学教授。与伦敦国王学院和英国斯特灵大学科学园的第一作者Jamie Timmons博士以及一个国际性的人类衰老研究小组合作,做出了一个引人注目的发现:已知的促进长寿的关键分子程序并不会持续到中年以后


这项研究为人类疾病从60岁起随着健康保护机制的消失而急剧增加提供了一个可能的新原因。Wahlestdt博士表示,如果在干预“抗衰老”程序措施(包括药物、营养物质或生活方式)中得到充分获益,至少不能等到60岁才开始,那样就太迟了。


然而,更令人惊讶的是,人类似乎从50岁起就停止使用这些途径了。可以说,每个人调节这些通路的时间点和强度都可能会影响人类的寿命。这项新研究,是Wahlestdt博士和Timmons博士在瑞典斯德哥尔摩的Karolinska研究所工作20年持续努力的结果。


之前,针对于诸如线虫、果蝇和小鼠等短命小动物的寿命,利用关键的生物化学事件调节。十多年来效果很明显,但是这些机制在人类中却并不活跃。不同于以往,这项国际临床和基因组研究中,Wahlestdt研究团队首次报道了人类在衰老过程中使用这些相同的生化途径。此次发现使用的是一种量化全面基因表达模式新方法,应用于来自不同年龄人身上的各种组织样本。


重点关注的肌肉和大脑在人类身上观察到的新结果与之前在短寿命物种身上的研究结果吻合得很好。这包括了mTOR蛋白复合物(一种调节许多保护性细胞程序的机制)以及线粒体活性氧产物的主要作用。这两种细胞机制共同解释了人类大约三分之二的分子老化情况。


Wahlestdt博士说,由于更为复杂的基因组有关与其他物种相比,人类对衰老过程的调控可能更为复杂。并且,Timmons博士提到,除了需要考虑分子老化的不同‘阶段’,临床变量,如有氧工作能力和胰岛素抵抗也很重要,也需要量化,在与一些相同基因相互作用,部分遗传,是健康的重要预测因子。


虽然人们首次发现短寿命动物的寿命和健康关键调节因子是人类分子老化的核心,但这项新研究也确定了许多研究较少的非蛋白编码基因与人类老化有关。这些非蛋白编码基因被认为是人类基因组的“暗物质”,广泛存在于人类细胞中,但通常不存在于低等生物中。现在看来,它们可以在微调衰老的分子特征方面发挥重要作用。


“我们已经证明,最有效的‘抗衰老’程序在人类身上是自然活跃的,并且由于某种原因,当我们到了50岁时就停止了,”Wahlestdt博士说。“这不仅为现在研究人类老化提供了一个特定的时间窗口,而且还表明,这些既定的抗衰老策略可能不再有效(如果过于活跃,可能会产生副作用),因此人类想要长寿将需要新的方法。”

来源:生物通


02
Nature Communications
不喝孟婆汤!
鱼类“记忆”能够通过遗传保留给下一代
 
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将信息传递给下一代鱼类(突出显示为绿色)的细胞不会像人类那样擦除附着在DNA上的记忆。

近日,澳大利亚研究团队在《Nature Communications》杂志上发布了一项新研究发现:鱼的记忆以“DNA甲基化”形式在好几代鱼中保存下来。它不仅挑战了鱼类记忆力差的陈词滥调,还表明鱼类能够很好地将信息遗传给后代。


如果说DNA是主宰生命的天书,那DNA甲基化就像是在书的边缘留下手写笔记,说明哪些页面是最重要的,或记录新获得的信息。人们的繁衍并不会保留这些信息,但很明显鱼类拒绝了这碗“孟婆汤”,在下一代中很好保存了这些DNA


该研究的第一作者,奥塔哥大学解剖学博士生Oscar Ortega说:“甲基化位于DNA之上,控制着哪些基因被打开、哪些基因被关闭,对确定细胞的身份和功能起作用。对于人类和其他哺乳动物来说,在每代遗传的过程中都会全面消除DNA甲基化。但我们最新发现,鱼类不会发生DNA甲基化记忆的全面擦除的情况。它们似乎可以通过甲基化形式的DNA传递生命体验。”


尽管这些“跨代”DNA记忆效应似乎具有潜在的重要性,但在人类发育期间出现这种DNA甲基化不完全擦除事件却是极为罕见的。


另外,奥塔哥解剖学系研究小组负责人兼高级讲师Tim Hore博士表示:“这项研究结果为科学家研究如何将一代中的事件记忆传递给下一代人提供了新的途径。”


长期以来的重复研究,可以被证实DNA甲基化模式的改变传递给后代的只有少数人。但是,与人类不同,至少在某些鱼类中,DNA甲基化不会在每一代都被消除。因此,研究人员认为通过DNA甲基化的代间记忆转移在鱼类中可能更常见。


研究人员希望这种关于DNA甲基化遗传的新知识将推动对从父母传给后代的分子秘密的新理解,最终重写我们所知道的生命册。

来源:生物探索


03
Nature
连接组学的里程碑
第一张完整的动物神经系统接线图
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由Albert Einstein医学院的研究人员描述了第一个完整的动物神经系统接线图。包括了两性成年秀丽隐杆线虫,确切指出两性之间神经差异巨大。这一研究成果发表在《Nature》上。标志着“连接组学(connectomics)”领域的一个重要里程碑。


结构始终是生物学的核心问题。对此,项目负责人、遗传学教授Scott Emmons博士提到,“DNA结构揭示基因是如何工作的,蛋白质结构揭示酶是如何工作的。现在神经系统结构正在揭示动物的行为方式,以及神经连接错误如何导致疾病。”


如果说,一些神经和精神疾病是由“错误的电路”引发问题的“连接病”,那么,连接组学有可能帮助我们了解一些精神疾病的基础,为治疗提供途径。


这项新研究中的秀丽隐杆线虫。全身大约只有1000个细胞,神经系统由几百个神经元组成(雌性302个,雄性385个),它也是第一个被全基因组测序的多细胞生物。


在次之前,由生物学家Sydney Brenner(已故,曾在2002年因其对线虫的研究而获得诺贝尔生理学/医学奖)和John White发起了连接组学研究,建立了线虫基本动物模型。曾经的他们仔细分析了数千张线虫可见神经结构的连续电子显微照片,并于1986年发布了第一张线虫神经系统地图。


建立在Brenner的开创性工作的基础上。这项新研究中,分析了新线虫电子显微照片和Brenner博士的旧照片,并使用专门开发的软件将它们拼凑在一起,以创建完整成年线虫的连接图。这些图包括单个神经元之间的所有连接,从神经元到肌肉和其他组织(如肠道和皮肤)的连接,以及肌肉细胞之间的突触,并评估了这些突触的强度。


Emmons博士提出,尽管两种性别的突触路径基本相似,但是许多突触强度不同,主要的性别差异与生殖功能有关。除此之外,两性共享的神经元的突触数量是如此之多,但似乎在强度上有很大差异。并且,在研究中发现,它们的神经系统携带许多与人类神经系统相同的分子,破译线虫行为神经控制的起点是相互连接的网络,也就是说,理解了他们有助于帮助我们理解人类。


目前,他正在研究线虫连接体的基因组编码

来源:生物通

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