由浙江大學和中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心科學家組成的聯(lián)合研究團隊，通過線粒體—細胞核協(xié)同演化研究，定位了新的長壽基因。該研究對于延長動物（包括人）的壽命具有重要意義。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然—衰老》。
作為人體細胞內(nèi)的重要成員，線粒體主要負責細胞的能量供應(yīng)。其功能的衰退與衰老，同神經(jīng)退行性疾病、代謝性疾病以及腫瘤等多種疾病的發(fā)生緊密相關(guān)。近年來，通過優(yōu)化線粒體功能延長壽命的研究引起廣泛關(guān)注。
“根據(jù)內(nèi)共生理論，線粒體源自一種古老的α-變形菌——這種細菌被一個原始的真核細胞吞噬，但并未被消化，而是與宿主細胞形成共生關(guān)系。”論文第一作者、浙江大學博士生陶妹解釋，“所以，線粒體內(nèi)部至今仍然保存著屬于自己的DNA。但同時，線粒體也受到細胞核內(nèi)DNA的調(diào)控，使得線粒體與細胞核之間建立了相互交流和協(xié)作的穩(wěn)定關(guān)系——共同演化，即發(fā)生著協(xié)同演化。”
“以往的研究大多集中在線粒體本身，較少關(guān)注與線粒體長期共同演化的細胞核。”論文通訊作者、浙江大學研究員沈星星介紹，“我們從線粒體與細胞核協(xié)同演化的視角出發(fā)，結(jié)合演化生物學、功能基因組學等多個交叉學科，系統(tǒng)性地對‘遠程’操控線粒體演化的核基因進行了挖掘。”
研究確認了75個與線粒體基因展現(xiàn)出顯著協(xié)同演化的核基因。根據(jù)基因之間的相互作用關(guān)系，研究團隊挑選其中4個基因（CG13220、CG11837、Nop60B和CG11788）在果蠅體內(nèi)進行基因活性降低的實驗。結(jié)果顯示，與對照組相比，這4個基因的活性降低均導(dǎo)致線粒體形態(tài)的異常。“其中CG11837基因不僅影響線粒體形態(tài)，其活力還與動物的壽命長短存在顯著正相關(guān)性。這促使我們思考：改變CG11837基因的活力，是否會影響動物的壽命？”沈星星表示。
研究人員首先在動物中進行基因敲降實驗。結(jié)果顯示，在所有研究的6種不同動物中，降低該基因的活力均顯著縮短動物的壽命，幅度在25%至59%之間。隨后，研究人員又在果蠅和線蟲中進行該基因的過表達實驗。結(jié)果顯示，上述兩種動物的壽命均顯著延長，延長幅度達到12%至35%。而對人類離體細胞的實驗研究則發(fā)現(xiàn)，激活該基因，能夠顯著提升抗衰老能力，效果提升30%。
“該基因在動物中具有廣泛而顯著的長壽效應(yīng)，初步證實它在抗衰老能力方面的潛力。”沈星星說，“我們有望通過干擾該基因，縮短農(nóng)業(yè)害蟲和病原蟲媒的壽命，同時探討基于該基因的藥物和治療方法，為延長人類健康壽命和提高生活質(zhì)量提供新的可能。”
