![]()
![]()
裸鼹鼠的生物奇迹
今天故事的主角,是有着“地表最怪动物”之称的裸鼹鼠(
Heterocephalus glaber)。
这些原产于非洲之角及肯尼亚部分地区的啮齿动物虽然其貌不扬,但长期以来一直备受科学界关注:它们几乎不会得癌症,对一些疼痛免疫,能在缺氧环境下长时间生存,而且还有着极长的寿命。这些特性让它成为研究抗衰老、抗癌和疼痛机制的理想生物模型。
在一项新发表于《科学》杂志的研究中,同济大学的一个研究团队发现,先天免疫系统中的一种名为环鸟苷酸-腺苷酸合酶(cGAS)的酶,在裸鼹鼠体内经历了进化突变,这一变化增强了裸鼹鼠修复与衰老相关的DNA损伤的能力;而在其他物种中,比如人类与小鼠中,cGAS反而会抑制DNA修复。
衰老与长寿的关键
裸鼹鼠的寿命最长可达约37年——大约是同等体型物种的10倍。更令人意外的是,裸鼹鼠的基因组成与人类的相似度高于小鼠,这使它成为研究长寿分子机制的理想动物模型。
长寿的一个关键在于基因组稳定性。虽然科学家将裸鼹鼠的超长寿命归因于多种生物过程的适应性变化,但从分子层面来说,裸鼹鼠是如何维持基因组稳定性的,至今尚不清楚。
细胞在分裂过程中积累的DNA损伤与基因突变是推动衰老及多种年龄相关疾病的重要因素。其中,一个被称为同源重组(HR)的过程,是维持DNA完整性的重要修复途径。如果这一过程出现缺陷,就可能导致早衰或癌症。
先前一些研究表明,在人类和小鼠的同源重组修复过程中,cGAS酶会被另一种蛋白质从受损的DNA上“拉走”,从而抑制同源重组修复过程,进而削弱DNA修复能力,促进基因组不稳定性。
四个氨基酸
在新的研究中,研究人员想知道,裸鼹鼠是否也会发生类似的过程。通过一系列实验,他们发现,裸鼹鼠的cGAS与人类和小鼠的不同——它们能够增强同源重组修复的效率!具体而言,这种功能上的逆转源于裸鼹鼠cGAS的四个特定氨基酸发生了替换。
从分子机制上看,这四个氨基酸的变化能够防止裸鼹鼠的cGAS在DNA损伤后被快速降解,使得裸鼹鼠的cGAS能够更长时间地保留在染色质上,这意味着它可以更有效地与其他DNA修复蛋白结合,从而提升细胞修复断裂DNA的能力。研究人员认为,裸鼹鼠的cGAS能减少应激诱导的细胞衰老、缓解器官退化。
为了验证其作用,研究人员使用CRISPR–Cas9基因编辑工具,去除了裸鼹鼠细胞中的cGAS。这时,他们观察到了细胞内DNA损伤的显著积累。在进一步的实验中,研究人员还利用果蝇模型进行了验证。他们发现,当果蝇被基因改造成能够表达带有裸鼹鼠特有四处突变的人类cGAS酶时,它们的平均寿命能达到70天——比不表达cGAS的对照组果蝇(约60天),以及只表达普通人类cGAS的果蝇活得更长(约50天)。
潜在应用
这些结果表明,裸鼹鼠cGAS中的四个特定氨基酸突变,不仅提升了DNA修复能力,并可能对其极长的寿命有直接的促进作用。
研究人员认为,未来科学家或许能够通过调控cGAS,甚至利用基因组编辑将人类cGAS中的四个关键氨基酸替换为裸鼹鼠的版本,从而延长人类的寿命和健康寿命。
不过研究人员也强调,这些发现离真正用于人类抗衰治疗还有相当长的距离,通过调节cGAS等因子改善DNA修复,可能只是拼图的一部分。裸鼹鼠惊人的长寿,或许是多种生理机制共同作用的结果。
#参考来源:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp5056
https://www.eurekalert.org/news-releases/1100810
https://www.nature.com/articles/d41586-025-03279-y
https://cen.acs.org/biological-chemistry/biochemistry/naked-mole-rats-molecular-secrets/103/web/2025/10
#图片来源:
封面图 & 首图:Chiswick Chap via Wikipedia
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.