表觀遺傳因子調節線粒體功能和衰老工作模式圖
健康長壽是人類美好夢想。當前,科學家已經發現有上百個基因可以延長壽命。然而,壽命的延長并不意味著衰老過程中行為能力、健康狀況的改善。人類要“壽比南山”,更要活得有質量,要“老當益壯”。那么,這背后又有什么“玄機”呢?
中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室蔡時青研究團隊與中國科學院上海巴斯德研究所江陸斌研究團隊合作,首次以衰老過程中的行為退化為切入點進行全基因組遺傳篩選,發現了全新的抗衰老靶點,為延緩大腦衰老提供新的理論依據和作用靶標。該研究成果2月27日凌晨在線發表于《自然》。
二十世紀九十年代隨著分子生物學的發展,衰老研究進入基因時代,基因和衰老現象之間建立起了因果關系。從上世紀科學家就提出了壽命受基因控制的理論。“近三十年來,雖然人類已經發現有上百個基因可以延長壽命,但一些長壽基因不一定延緩衰老過程中動物的行為退化。” 蔡時青說。
在蔡時青看來,老年性神經退行性疾病發生在衰老的大腦環境下,理解大腦衰老的調控機制對于防治這些腦疾病對于老齡化社會至關重要。“近十年,我們團隊始終聚焦長壽和衰老過程中行為退化的機制。在這項成果之前,我們就已經發現提高神經遞質可改善老年動物行為能力,老年時期神經遞質功能不同是個體之間存在衰老速度差異的重要原因。”
在此項研究中,研究人員結合秀麗隱桿線蟲、小鼠兩種模式動物和人類大腦基因表達數據庫尋找抗衰老靶標基因,解析衰老的調控機制。通過在全基因組水平上進行篩選、尋找調控衰老的基因,獲得了59個候選基因,并構建這些候選基因之間的相互作用網絡,發現其中兩個表觀遺傳調控因子baz-2和set-6位于該調控網絡的關鍵節點,并且主要表達在神經系統中。結果顯示:降低baz-2和set-6功能,顯著提高老年線蟲的神經遞質水平,延緩衰老過程中線蟲的行為功能退化;敲除小鼠Baz2b,能夠防止小鼠因為衰老而“發福”,提高其認知功能。
“baz-2和set-6人的同源基因分別為BAZ2B和EHMT1。在人類大腦中,BAZ2B和EHMT1的表達量隨衰老逐漸增加,且與阿爾茲海默氏癥病情進展呈正相關。”蔡時青解釋道,“基于這個結果,我們認為BAZ2B和EHMT1是重要的調控衰老進程的因子,是新的抗衰老靶標。此外,我們判斷它們很有可能也調控阿爾茲海默病中的智力衰退進程。”
專家認為,此項研究結合多種模式動物,使用多種方法從不同層面解析衰老的調控機制,揭示了神經系統衰老的基因調控網絡,深入闡明了BAZ2B在認知衰老中的作用,發現了BAZ2B這一全新的抗衰老靶點,為延緩大腦衰老提供新的理論依據和作用靶標。
對于下一步研究方向,蔡時青表示:“我們篩選到的表觀遺傳調控因子的表達水平與阿爾茲海默病進程成正相關,我們下一步決定在阿爾茲海默病模型小鼠中研究發現的表觀遺傳調控因子是否能夠影響疾病中的智力衰退行為,并探尋其機制。“同時,我們也將嘗試以發現的表觀遺傳調控因子為靶點篩選能夠調節衰老或者疾病過程中行為退化的小分子藥物。”
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