裸鼹鼠是长寿又抗癌的动物,其寿命可达约37年,远超同类体型哺乳动物(是普通小鼠10倍)。其中长寿机制涉及多种生物学过程的适应性改变,但基因组稳定性维持的机制尚不明确。DNA双链断裂是衰老主要诱因之一,而同源重组修复是关键的DNA修复通路。cGAS作为胞质DNA传感器,在人类和小鼠中抑制HR修复,但在裸鼹鼠中是否也如此,尚属未知。
关键科学问题是,裸鼹鼠是否通过进化改变cGAS功能,使其从HR修复的抑制因子转变为促进因子,从而增强基因组稳定性并延缓衰老?
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来自Science同期评论文章
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来自精准医学健康研究公众号(有点胖)
2025年10 月,同济大学毛志勇教授团队在Science杂志发表题为A cGAS-mediated mechanism in naked mole-rats potentiates DNA repair and delays aging的研究论文,给出关键答案!cGAS 蛋白仅 4 个氨基酸改变,就让这个蛋白从 DNA 修复抑制剂变成DNA 修复加速器,让裸鼹鼠变得长寿。
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Fig1.现象发现:不同于人或小鼠cGAS,裸鼹鼠cGAS促进而非抑制HR修复。裸鼹鼠cGAS促进HR修复,提升RAD51招募效率,增强基因组稳定性。
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Fig2.机制解析:通过结构域替换与点突变实验,锁定四个关键氨基酸,位于C端结构域。这四个氨基酸使cGAS在DNA损伤后更长时间停留在染色质上,减少泛素化与P97介导的移除。四个关键氨基酸(S463, E511, Y527, T530)是cGAS功能反转的结构基础。
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Fig3.功能验证:裸鼹鼠cGAS促进FANCI与RAD50相互作用,增强RAD50在染色质上的招募,从而促进HR。该机制不依赖cGAS的酶活性,且不影响其天然免疫功能。
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Fig4.生理与寿命影响:在裸鼹鼠细胞、果蝇、老年小鼠中,这四个氨基酸突变可逆转cGAS在延缓细胞衰老、器官退化、延长寿命方面的作用(在果蝇和小鼠中验证)。
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本研究揭示一个进化上的适应性机制:裸鼹鼠通过cGAS蛋白四个氨基酸的变异,将其从HR修复的抑制因子转变为促进因子,从而增强基因组稳定性,延缓衰老进程。这不仅解释裸鼹鼠长寿的分子基础,也为靶向cGAS以延缓衰老提供潜在策略。裸鼹鼠cGAS通过四个氨基酸变异,延长其在染色质上的停留时间,促进FANCI-RAD50互作,增强HR修复,从而延缓衰老并延长寿命。
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