基因开关的简单翻转决定了动物的寿命

衰老何时真正开始?西北大学的两位科学家现在有了分子线索。在一项对透明的秀丽隐杆线虫的研究中，他们发现当动物达到生殖成熟时，成年细胞突然开始走下坡路。

基因开关通过关闭细胞应激反应来启动衰老过程，应激反应通过保持重要蛋白质的折叠和功能来保护细胞。这种开关是在成年早期由种系干细胞开启的，在动物开始繁殖之后，以确保它的系将继续存在。

研究人员报告说，虽然这些研究是在蠕虫身上进行的，但这些发现对人类也有影响。科学家们发现，基因开关和其他在衰老过程中起作用的成分在所有动物(包括人类)中都是保守的，这为未来的研究提供了目标。(秀丽隐杆线虫具有与人类相似的生化环境，是研究衰老生物学的流行研究工具，也是人类疾病的模型。)

了解更多关于细胞质量控制系统是如何工作的，可以帮助研究人员有朝一日弄清楚如何为人类提供更好的细胞生活质量，从而延缓与衰老相关的退行性疾病，如神经退行性疾病。

“如果人们能在更长的一生中保持健康和富有成效，对社会不是更好吗?””理查德·森本，该研究的资深作者。“我对尽可能保持质量控制系统的最佳状态非常感兴趣，现在我们有了一个目标。我们的研究结果表明，应该有一种方法可以重新打开这种基因开关，通过增强衰老细胞的抗压力能力来保护它们。”

森本是分子生物科学的比尔和盖尔·库克教授莱斯生物医学研究所在西北大学温伯格艺术与科学学院．他也是西北大学Robert H. Lurie综合癌症中心。

这项研究建立在10年的研究基础上，将发表在7月23日的《分子细胞》杂志上。森本的实验室博士后乔纳森·拉巴迪亚(Johnathan Labbadia)是这篇论文的第一作者。

在秀丽隐杆线虫中，衰退开始于成年后的8小时——所有的开关都被打开，关闭了动物细胞的应激保护机制。森本和拉巴迪亚发现，控制这种开关的是负责制造卵子和精子的生殖系干细胞。

在动物中，包括秀丽隐杆线虫和人类，热休克反应对于适当的蛋白质折叠和细胞健康至关重要。衰老与质量控制的下降有关，因此Morimoto和Labbadia专门研究了秀丽隐杆线虫一生中的热休克反应。

森本说:“我们发现，从成年早期开始，保护性热休克反应急剧下降。”

森本和拉巴迪亚发现，基因开关发生在决定物种未来的两个主要组织之间:生殖细胞和体细胞(动物的身体组织，如肌肉细胞和神经元)。一旦生殖系完成了它的工作，产生了下一代动物所必需的卵子和精子，它就会向细胞组织发出信号，关闭保护机制，开始成年动物的衰退。

“C。秀丽隐杆线虫告诉我们，衰老并不是许多人认为的各种事件的连续体，”森本说。

他说:“在一个我们可以实际进行实验的系统中，我们发现了一个非常精确的老化开关。”“所有这些确保组织功能健壮性的应激途径对生命来说都是必不可少的，因此，在成年期的8小时内，基因开关被突然打开，导致热休克反应和其他细胞应激反应同时受到抑制，这是出乎意料的。”

Morimoto和Labbadia结合使用遗传学和生物化学的方法，发现在成年早期的四个小时内，保护性热休克反应急剧下降，恰好在生殖成熟的开始。这些动物的行为仍然正常，但科学家们可以看到分子变化和蛋白质质量控制的下降。

在一项实验中，研究人员阻止生殖细胞发送信号以关闭细胞质量控制。他们发现，成年动物体内的体细胞组织仍保持强健和抗应激能力。

森本说:“这很吸引人。“从某种意义上说，我们有一种超级抗压力的动物，可以抵抗各种细胞压力和蛋白质损伤。这种基因开关为我们未来的研究提供了一个目标。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院、埃里森医学基金会、丹尼尔·f·和阿达·l·赖斯基金会的资助，以及渐冻症协会乔纳森·拉巴迪亚的博士后奖学金。

这篇论文的标题是“热休克反应的抑制是繁殖开始时的程序事件”。