韓敬東研究組Cell子刊解析節食為何能使壽命延長

　　3月8日，國際學術期刊Cell Metabolism 發表了中國科學院上海生命科學研究院計算生物學伙伴研究所韓敬東研究組的論文A Systems Approach to Reverse Engineer Lifespan Extension by Dietary Restriction。該研究揭示了節食導致線蟲壽命延長的分子機制。

　　眾所周知，衰老關乎人類的健康和壽命。隨著生物學知識的積累以及現代生物技術的發展，關于衰老的研究得到了更多的重視，也達到了前所未有的深度。節食， 作為在多個物種中可以延長壽命的重要手段，其分子機制的研究是衰老研究的一個經典范式。研究表明，不少與營養感知和應激反應相關的因子和信號通路均參與或 調控了節食導致的延壽現象，然而很少有單一因子的遺傳學干擾可以完全涵蓋節食所帶來的有益影響。更進一步的，這些調控因子和信號通路是介導了節食反應的不 同側面，還是它們在不同的階段起作用，又或者它們之間還有相互作用，這些都尚屬未知。

　　 韓敬東研究組的工作首先產生了線蟲在兩種節食方案下以及對照組的時間序列表達譜數據，并基于該表達譜分析發現，節食的早期和晚期響應分別與代謝和細胞周期/DNA損傷有關。研究者接著采用全新的反向工程的策略整合新的轉錄組與公共數據庫中遺傳干擾后的轉錄組數據，構建了節食響應的網絡模型。該模型包含三個主要模塊，與之相應的是不同的調控因子簇以及不同時期的節食響應。

　　接下來，研究者通過遺傳學干擾這些調控因子來調節對應的模塊，發現當越多的模塊被調節時，對照組喂養下線蟲的轉錄組越趨同于節食喂養下的情況。另 外，當三個模塊均被遺傳干擾時，線蟲的壽命將會極大延長，平均壽命從不到20天延長到50余天，并且節食也不會再對該類線蟲有效。這些結果提示在三個模塊 的同時干擾可以完全涵蓋節食的有益影響。上述結果和動態模擬的結果相結合，提示模塊之間存在的大量正反饋環使得通過遺傳學干擾完全模擬節食的響應成為可 能。這項研究從系統生物學的角度揭示了節食調節衰老的分子機制，并為衰老干預策略提供了新概念，即節食依賴于輕微的多模塊協同擾動，而輕微的多模塊協同擾 動遠優于單模塊靶向的擾動，只有通過多模塊協同擾動才能收獲節食的長壽功效。

　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院、科技部以及美國國立衛生研究院等項目資助。

　　韓敬東團隊利用無偏的系統生物學方法研究秀麗隱桿線蟲的節食調控網絡，發現了三個轉錄調控模塊，最終通過對這三個模塊同時進行遺傳學干擾，得到了對節食的延壽效應不敏感的壽命超長的線蟲。