网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

延寿105%!Science最新重磅,加大华人学者:一次干预终生有效

0
分享至

古希腊神话中有一特别惨的哥们儿叫西西弗斯,被罚推巨石上山,但是每每到达山顶一松手,巨石就会重新滚落山底。

其实对想要延缓衰老的人类来说,每个人都是时间路上的“西西弗斯”。

我们努力(各种干预手段)推巨石上山(抗衰延寿),不敢有一丝懈怠。更危险的是,这座山不止一面山坡,稍不小心,任何一面都可能使巨石滚落(衰老)。

想要松开手但又不想让巨石滚落?最近,来自加州大学合成生物学研究所的华人教授郝楠及其团队在顶刊《Science》上发表最新研究,通过一种神奇的“基因电路”,还真的找到了“一劳永逸”的可能性[1]。

#时光派近期将邀请郝楠教授参加我们的直播连线分享,讨论这项抗衰领域最新研究,及“基因电路”在衰老生物学如何“大施拳脚”!敬请关注。

衰老是每个生命的归宿,到了一定年龄之后,机体会在各种衰老途径的作用下逐渐衰退。但衰老机制就像一座光溜溜的圆锥山,巩固了A角度,却可能因为B途径失守而满盘皆输。再厉害的抗衰药,目前都做不到兼顾人类所有衰老途径。

人类的衰老相关途径太多太复杂,于是本项研究先从最简单的真核生物酵母(没错,就是发馒头的那个酵母)入手。早在2020年,郝楠教授及其团队就找到了酵母衰老和寿命相关的两个重要途径:赖氨酸去乙酰化酶 Sir2相关途径和血红素激活蛋白(HAP)相关途径[2]。

这两种途径代表了酵母的两种死亡原因:

①因为Sir2的减少,Sir2介导核糖体 DNA(rDNA)处的染色质沉默也不断减少,于是rDNA这一脆弱基因组位点的稳定性和细胞核仁的完整性难以维持,酵母走向死亡;

②因为HAP的减少,其发挥重要作用的血红素生物发生和线粒体功能遭受重创,酵母走向死亡。

研究者们发现,酵母会因为其中一种状况而死,但不会两种状况“并存”。并且在其中一种情况中停留时间较长时,就意味着这颗酵母“死期将近”[2]。

图注:模式1对应①号状态,模式2对应②号状态,两种状态就像山的两个面,并不兼容[2]

想要活着,就必须找到第三种状态!在2020年,研究者们通过传统干预方法——Sir2和HAP过表达,打破了Sir2与HAP“此消彼长”的规则,成功延长了酵母的寿命[2];而今天,他们选择了一种一劳永逸的方式:让这两种途径“自己动起来”。

当衰老的小球滚落,马上就能有另一股力量让它重新“自动上山”就好了!

虽然不能将酵母状态固定在某一个位置,但的确避免了它们在状态一或状态二长期停留。不停留就不会死,而“不死”的时间越长,岂不意味着延寿的效果越好?

图注:当忽略摩擦力带来的动能损失,小球能一直上下滚动,永不停歇

研究者们在这种想法的基础上,构建了一个能维持来回摆动的“基因电路”

他们将Sir2的启动子换成了能被HAP结合并激活的CYC1,再将HAP“迁居”到Sir2能沉默(抑制)的rDNA区域,最后给比较灵敏的Sir2装上“信号灯”(mCherry荧光报告蛋白),一个“可视化基因电路”就安装好啦!

当Sir2减少,则HAP抑制解除,表达升高,随之激活Sir2的表达;

而Sir2一旦增长到一定程度,则会将HAP抑制,Sir2的自身合成也随之减少。

图注:HAP-Sir2“基因电路”模式图

在这样的设置下,一个衰老途径的改变,就会引起另一个衰老途径的积极响应,因此其中任何一种都不会长期停留在缺乏的状态中,而不出意外的话酵母就能在Sir2和HAP的拉拉扯扯中不断向前。

理论可行,实践开始!

研究者们根据连接在Sir2上的指示灯,记录了被改装了基因电路的工程酵母以及普通对照酵母的一生。

图注:对照组普通酵母和实验组工程酵母对比

基因电路自动启动,工程酵母里的Sir2-HAP即刻“开摆”。普通对照酵母中看不到成规律的Sir2-HAP变化,而工程酵母里却十分明显,其中65%的工程酵母就在这样规律的摆动中度过一生,还有35%则摆着摆着就累了,在生命晚期偏离了原定“轨道”。

光能摆起来不算什么,真发挥作用才是关键,“基因电路”对酵母的影响主要表现在寿命、细胞周期长度和寿命差异这三个方面。

No.1

寿命延长:讲别的没有用,延寿才是硬道理

通过对两组酵母存活时间的监测,研究者们发现,基因电路真的能给酵母的生命续航。普通对照组酵母的寿命不足2000分钟,工程酵母寿命延长了105%,即使是晚年偏离轨道的工程酵母寿命也延长了45%。

图注:各组酵母复制寿命对比

No.2

细胞周期长度:老当益壮,保持子细胞产出

酵母的一生,除了生存,就是产生子细胞,即后代酵母。而对于普通酵母来说,随着衰老的进程,细胞周期会逐渐延长,这代表着细胞退化、产生子细胞的能力越来越差。

设置基因电路后,工程酵母不仅活得更长,细胞功能也提升了。细胞周期变短,能长时间维持在较短的70-90分钟,也就是它们的增殖能力保持在较好水平。

图注:对照组和工程酵母的细胞周期长度(即增殖能力)对比

No.3

寿命差异:流水线生产,自然统一高品质

研究者们发现,因为不同的酵母以不同状况为生命终点,所以它们的寿命虽然都短,但参差不齐。酵母和酵母之间的差异系数高达0.48;但统一安装了基因电路后,他们的寿命就整齐多了,差异系数降低至0.29。

图注:工程酵母的长寿是相似的,而对照酵母各有各的短寿

在积极研究成果的基础上,研究人员还尝试了其他几种有缺陷的基因电路,发现这条基础电路中的要素缺一不可,且不能中断,任何改动或中断,都会折损工程酵母的寿命。

其次,他们还将工程酵母与传统的过表达或突变干预方法放在一起对比,结果还得是基因电路,其延寿效果能达到普通过表达Sir2方法的3.6倍(基因电路法平均延长82%,过表达Sir2法延长23%),一骑绝尘将其他方法甩在身后。

基因电路在和其他干预方法的pk中证明了自己的价值,在小小的酵母中已经大放光彩,其未来在其他生物上的应用也未来可期。

作者点评

郝楠

美国加州大学圣地亚哥分校电路研究所分子生物学教授

我们希望突出的是我们实现这个结果的方法,这是第一次把计算机模拟辅助和工程学的角度和方法应用到衰老研究上。用这种合成生物学的方法对细胞基因动态过程进行重新编程和构建,这是大部分传统生物学方法无法实现的。我们希望这个研究作为一个成功案例,能够吸引越来越多的科学家从这个新的角度,用这种新的方法,来理解和调节衰老过程。

—— TIMEPIE ——

这里是只做最硬核续命学研究的时光派,专注“长寿科技”科普。日以继夜翻阅文献撰稿只为给你带来最新、最全前沿抗衰资讯,欢迎评论区留下你的观点和疑惑;日更动力源自你的关注与分享,抗衰路上与你并肩同行!

参考文献

[1]Zhou, Z., Liu, Y., Feng, Y., Klepin, S., Tsimring, L. S., Pillus, L., Hasty, J., & Hao, N. (2023). Engineering longevity-design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging. Science (New York, N.Y.), 380(6643), 376–381. https://doi.org/10.1126/science.add7631

[2]Li, Y., Jiang, Y., Paxman, J., O'Laughlin, R., Klepin, S., Zhu, Y., Pillus, L., Tsimring, L. S., Hasty, J., & Hao, N. (2020). A programmable fate decision landscape underlies single-cell aging in yeast. Science (New York, N.Y.), 369(6501), 325–329. https://doi.org/10.1126/science.aax9552

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
浪费进球良机,失误导致丢球,多特失欧冠第一罪人

浪费进球良机,失误导致丢球,多特失欧冠第一罪人

体育世界
2024-06-02 13:46:10
他是原农业部副部长,揭开了大寨问题的盖子,儿媳曾担任副总理

他是原农业部副部长,揭开了大寨问题的盖子,儿媳曾担任副总理

悟空谈历史
2024-05-24 22:13:59
儿媳照顾50岁农村公公,酒后公公行夫妻之事,公公:儿媳经验丰富

儿媳照顾50岁农村公公,酒后公公行夫妻之事,公公:儿媳经验丰富

魅老八足球
2024-05-13 13:49:37
一公司招秘书被曝需解决老板生理需求

一公司招秘书被曝需解决老板生理需求

观威海
2024-05-31 09:34:05
崔永熙人缘好啊!抵达孟菲斯获威姆斯招待,已有三个外援与其会面

崔永熙人缘好啊!抵达孟菲斯获威姆斯招待,已有三个外援与其会面

祝晓塬
2024-06-02 13:00:13
她已任新职!正厅级

她已任新职!正厅级

鲁中晨报
2024-06-01 14:07:04
多名医生呼吁:老年人宁愿早上躺着不起,也千万不要多做这3件事

多名医生呼吁:老年人宁愿早上躺着不起,也千万不要多做这3件事

荷兰豆爱健康
2024-06-01 19:32:27
乌克兰和平峰会将在瑞士举办,100多国受邀,俄罗斯缺席,中方确认不参加,俄方回应:支持中国立场

乌克兰和平峰会将在瑞士举办,100多国受邀,俄罗斯缺席,中方确认不参加,俄方回应:支持中国立场

东方网
2024-06-01 14:16:06
Woj:鹈鹕已向湖人和联盟提交了正式通知 不要今年湖人的首轮签

Woj:鹈鹕已向湖人和联盟提交了正式通知 不要今年湖人的首轮签

直播吧
2024-06-01 23:52:06
我公公,一个小学退休教师,每月退休金7000多,简直是人生赢家!

我公公,一个小学退休教师,每月退休金7000多,简直是人生赢家!

知秋侃史
2024-05-23 03:10:40
李明:一路好好走,人丑心善,妻女一个比一个漂亮,今现状如何?

李明:一路好好走,人丑心善,妻女一个比一个漂亮,今现状如何?

圈里的甜橙子
2024-06-01 23:04:51
川普定罪后几个小时获5000万美元捐款,捐款网站人太多致崩溃

川普定罪后几个小时获5000万美元捐款,捐款网站人太多致崩溃

男女那点事儿儿
2024-06-01 01:52:19
美媒:独行侠和凯尔特人进入总决赛,都得感谢一下篮网

美媒:独行侠和凯尔特人进入总决赛,都得感谢一下篮网

大眼瞄世界
2024-06-01 17:28:03
iPhone 15 Pro官方价首次降到6000元内 媒体评价或已降至全年最低

iPhone 15 Pro官方价首次降到6000元内 媒体评价或已降至全年最低

手机中国
2024-05-31 13:23:51
日本网友随手用谷歌街景看了一眼老家!看到一幕,他当场泪如雨下

日本网友随手用谷歌街景看了一眼老家!看到一幕,他当场泪如雨下

乡野小珥
2024-06-02 02:39:25
某学生会主席面试华为,讲自己最得意的事,陈珠芳:听完我害怕了

某学生会主席面试华为,讲自己最得意的事,陈珠芳:听完我害怕了

风起讲堂
2024-05-31 15:57:57
美国院士发出拷问:手机的系统、芯片都是美企研发,还是国产吗?

美国院士发出拷问:手机的系统、芯片都是美企研发,还是国产吗?

小蘑菇壹号
2024-06-01 16:58:19
云南一男子强奸嫂子,嫂子绝望哀求:只要别杀我,想干什么都行

云南一男子强奸嫂子,嫂子绝望哀求:只要别杀我,想干什么都行

玲说百态味
2024-05-16 17:21:28
国运来了挡都挡不住?俄乌战争最起码给中国又争取了五年时间

国运来了挡都挡不住?俄乌战争最起码给中国又争取了五年时间

曾经年少
2024-03-05 11:38:53
打脸来的太快!马伊琍担任新疆文旅形象大使,森林北被淘汰出局。

打脸来的太快!马伊琍担任新疆文旅形象大使,森林北被淘汰出局。

站大肚子
2024-05-30 23:17:08
2024-06-02 14:18:44
时光派健康抗衰
时光派健康抗衰
聚集前沿资讯,带你科学抗衰,抗衰论坛大会正在筹备中(可招展)
2207文章数 21697关注度
往期回顾 全部

科技要闻

成功着陆!嫦娥六号将开始月背“挖宝”

头条要闻

美媒:以总理将赴美国国会演讲 多名美议员或不出席

头条要闻

美媒:以总理将赴美国国会演讲 多名美议员或不出席

体育要闻

我已伤痕累累 却依然感动不了命运之神

娱乐要闻

白玉兰提名:胡歌、范伟争视帝

财经要闻

新造车5月销量: 小鹏乏力 问界暂"缺席"

汽车要闻

吉利银河E5 Flyme Auto智能座舱首发

态度原创

旅游
房产
数码
时尚
公开课

旅游要闻

武侯祠开启“时光机”穿越到“那些年”

房产要闻

重磅!琼海出台楼市新政:住房出租、挂牌计划出售,都可减套数!

数码要闻

苹果新款M2 iPad Air配备9核GPU 与最初的说法不相同

夏季穿搭要学会做减法!试试这几种简约经典的搭配,清爽利落

公开课

近视只是视力差?小心并发症

无障碍浏览 进入关怀版