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Scientists decipher mechanisms underlying the biology of aging

科學家破譯老化生物學的機制


November 2, 2017
Read more at: https://phys.org/news/2017-11-scientists-decipher-mechanisms-underlying-biology.html#jCp


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2017-11-6 00:31

了解控制衰老的因素是人類永無止境的追求,從神秘的青春泉源到實際的健康養生,延長人的壽命。
加利福尼亞大學聖地亞哥分校的一個科學家小組已經幫助破譯了控制細胞年齡的動力學,並且延長了人類的壽命。正如在“美國科學院學報”上發表的一項研究所描述的那樣,由生物學家南昊領導的一個研究小組利用工程,計算機科學和生物學方面的技術相結合來分析影響衰老的分子過程。
隨著細胞老化,DNA的損傷隨著時間的推移而累積,導致正常功能的衰退並最終導致死亡。被稱為“染色質沉默”的天然生物化學過程有助於保護DNA免受損害。沉默過程將DNA的特定區域從鬆散的開放狀態轉換為封閉狀態,從而屏蔽DNA區域。促進沉默的分子中有一類蛋白質,從細菌到人類廣泛保守,稱為sirtuins。近年來,sirtuins的化學激活劑受到了很多關注,並作為營養品銷售,以協助染色質沉默,希望延緩老化過程。
與此同時,科學家發現這種染色質沉默也會阻止受保護的DNA區域表達具有生物功能的RNA和蛋白質,結果,過度的沉默可能破壞細胞的正常生理功能。

美國加州大學聖地亞哥分校的科學家發現,在酵母菌中使用尖端的計算和實驗方法,使得研究人員能夠在老化的世代中以前所未有的細節追踪染色質沉默,完全喪失這種沉默導致細胞老化和死亡加速。然而,研究人員同樣發現持續的染色質沉默也導致細胞的壽命縮短。

那麼染色質沉默或不沉默延緩衰老的答案?來自新研究的答案:兩者。

據研究人員介紹,大自然已經開發出一種巧妙的方法來解決這個困境。
Hao說:“細胞不再處於沉默或沉默狀態,而是在衰老過程中定期在開放(沉默丟失)和閉合(沉默)狀態之間切換DNA
“通過這種方式,細胞可以避免在任何一個狀態下持續時間延長,這是有害的,並且保持基於時間的平衡,這對於它們的功能和壽命是重要的。

因為他們在酵母中進行了實驗,研究人員說,分析這種人類動力學可能要復雜得多,需要更複雜的研究。

“當細胞老化時,他們失去了維持這種週期性轉換的能力,導致老化的表型,並最終死亡,”郝說。
“這裡的含義是,如果我們能幫助細胞強化轉換,特別是隨著年齡的增長,我們可以減緩它們的老化,而這種可能性正是我們目前所追求的。

郝將研究結果歸功於加州大學聖地亞哥分校研究人員的多學科團隊,這些研究人員具有相輔相成的專業知識,並對老年研究(包括教師,學生和博士後)有著共同的興趣。除了郝在分子生物學/定量生物學方面的專業知識之外,該小組的其他成員還包括分子生物學的Lorraine Pillus,分子生物學/生物工程的Jeff Hasty和生物電路研究所的Lev Tsimring
PNAS文件標誌著合作的第一個重要發現。

“我相信這種合作將在不久的將來產生許多新的見解,將改變我們對老化基本生物學的理解,並將導致促進人類長壽的新策略,”郝說。

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