根据博洛尼亚大学研究人员领导的一项新研究,在衰老研究中经常被忽视的双壳类软体动物可能拥有长寿的线索。
该研究揭示了一个基因网络,这些基因在长寿和短寿双壳类动物中进化不同,其中许多与其他动物的长寿有关。
▊研究重点
该团队探索了双壳类软体动物的长寿命,包括蛤蜊、贻贝、牡蛎和扇贝。
值得注意的是,这些生物的寿命从一年到500多年不等,为了解长寿的秘密提供了一个独特的窗口。
▊细胞损伤
从历史上看,关于衰老和长寿的研究主要集中在人类和某些模式动物身上,研究细胞损伤随时间推移的积累。
这种损伤在基因组水平上表现为核酸突变、核结构变化和端粒缩短,在蛋白质组水平上表现为蛋白酶丢失和影响蛋白质折叠的错误,是衰老的罪魁祸首。
目前的研究偏离了这条道路,研究了在衰老研究中经常被忽视的长寿生物。
▊超长使用寿命
“一些双壳类物种的寿命非常长,这总是让我着迷,”共同第一作者Mariangela Iannello说。
当我意识到没有人在分子进化框架内研究过这种非凡的长寿时,我知道我们必须开始研究这些动物的长寿。
▊长寿的分子框架
研究人员使用了来自33种双壳类物种的转录组资源,重点关注了四种具有超长寿命的物种:Arctica islandica,Margaritifera margaritifera,Elliptio complanata和Lampsilis siliquoidea。
研究小组发现,与DNA损伤反应、细胞死亡调节、对非生物刺激的反应和缺氧耐受性相关的基因在长寿物种中显示出趋同的进化模式。
这些发现表明,在各种动物谱系中,长寿有一个共同的分子框架。
▊长寿基因
“我发现最令人兴奋的是,这个网络中的许多基因以前与其他物种的长寿有关,”Iannello说。
这一发现的一个重要含义是,寿命的延长可能涉及非常遥远的物种中的共同遗传因素。
▊激动人心的可能性
该研究不仅突出了已知的长寿基因,还发现了新的候选基因,特别是那些参与蛋白稳态的基因。这表明有效处理受损或错误折叠的蛋白质与延长寿命之间存在联系。
“我们相信这些基因是新的和令人兴奋的候选基因,不仅可以在双壳类动物中,而且在其他物种中,还可以测试在延长寿命方面的作用,”Iannello说。
▊推进老龄化研究
研究人员计划扩大他们的研究范围,探索更多物种的寿命。尽管长寿的复杂性带来了挑战,但基因组学数据的日益普及为探索以前未被考虑的物种提供了新的机会,这可能会彻底改变衰老研究。
在这项工作中获得的结果使我们兴奋地探索更多物种的长寿。特别是,我们想研究在长寿中具有潜在作用的基因中的进化信号是否以某种方式在来自不同分类群的长寿物种之间共享,Iannello说。
像长寿这样的复杂和多因素的过程绝对具有挑战性,需要对大数据进行深入操作和多种互补的综合方法。
另一方面,组学数据的增加将使我们能够探索以前从未在这种情况下考虑过的物种,这将极大地有助于推进衰老研究。
▊向自然界学习
在《基因组生物学与进化》杂志的一项相关研究中,都柏林大学的研究人员分析了各种胎盘哺乳动物中与人类长寿相关的基因,发现更长的寿命与长寿基因的重复之间存在相关性。
虽然有些人可能会质疑这些发现在如此多样化的物种中的相关性,但Iannello强调了更广泛的意义。
“科学有着悠久的研究历史,专注于最不同的分类群,这些分类群深刻影响了我们对人类生物学的理解,”Iannello说。我认为,特别是在老龄化领域,我们可以从周围的自然世界中学到很多东西。
▊长寿的贻贝和蛤蜊可以插入其他动物体内
第一作者Mariangela Ianello,博士,意大利博洛尼亚大学
换句话说,它是一种共同适应周围环境的进化。该团队的发现表明,各种双壳贝类谱系共享长寿的分子结构。
“我发现最有趣的是,这个谱系中的许多基因以前都与其他物种的长寿有关,”Iannello博士说。
“这一发现的重要意义在于,长寿可能与非常遥远的物种中的常见遗传因素有关,”她解释说。
该团队确定了长寿基因的新候选者,特别是那些与蛋白水解酶相关的基因。这暗示了一种有趣的可能性,表明高效加工与受损或错误折叠蛋白质的更长寿命之间存在联系。
“我们相信这个基因是一个令人兴奋的新候选基因,用于测试它是否不仅在双壳类动物中,而且在其他物种中都对长寿起作用,”Ianello说。
该团队计划扩大他们的研究范围,包括更多的物种来调查它们的寿命。
组学是一个叠加大量生物数据、分析关联并在生物水平(例如细胞和组织)而不是在分子水平上研究生命现象模型的领域。
组学是随着人类基因组计划(HGP)的完成而发展起来的领域,该计划对人类基因组进行了解码,是研究基因组、转录组、蛋白质组和多聚组等不同阶段的众多生物特征信息之间的关系的领域。
尽管长寿的复杂性带来了挑战,但研究人员表示,组学数据可用性的增加为探索以前未被考虑的物种提供了新的机会,这可能会彻底改变衰老研究。
人类生物学有着悠久的研究历史,主要集中在不同的分类群上。我认为我们可以从周围的自然世界中学到很多东西,尤其是在老龄化领域。
该研究发表在《基因组生物学与进化》杂志上。