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科学家发现人类衰老主因



   【美国每日科学网站报道】一项把衰老过程和包裹紧密的细胞DNA束联系起来的研究可能导致预防和治疗诸如癌症、糖尿病和阿尔兹海默症等老年性疾病的方法。学术期刊《科学》杂志对这项研究作了详细介绍。


    在此项研究中,美国索尔克研究所与中国科学院的科学家发现,造成沃纳综合征(一种导致过早衰老和死亡的疾病)的基因突变导致了DNA束即所谓的染色质的恶化。



    这一发现是尖端干细胞与基因编辑技术结合产物,它可能导致通过预防或逆转对异染色质的损伤,从而抵抗衰老相关生理衰退的方法。研究论文的资深作者胡安.卡洛斯.伊斯皮苏亚.贝尔蒙特说:我们的研究结果显示,引起沃纳综合征的基因突变会导致异染色质的紊乱,而这种对DNA正常包裹方式的破坏成为导致衰老的关键原因,起影响超出了沃纳综合征的范畴。它将确认一种主要的甩来几只——即染色质紊乱,而这一过程已被证明是可逆的。


    沃纳综合症是一种使人提前衰老的遗传疾病,在美国人口中的发病率约为二十万分之一。患者在生命的较早时期即患上白内障,II型糖尿病、动脉硬化、骨质疏松和癌症等老年性疾病,多数患者死于50岁前后。



    该基因负责这种疾病是有沃纳综合征RecQ解旋酶基因(简称WRN基因)的突变所引起的,该基因负责WRN蛋白质的生成。以往的研究证明,正常形式的WRN蛋白质是一种维持人体DNA的结构及完整性的酶。当在沃纳综合征的情况下,这种蛋白质发生突变,从而破坏DNA的复制、修复及相关的基因表达,还被认为是导致提前衰老的原因。不过还不清楚突变WRN蛋白质扰乱这些关键细胞 的确切方式。


    索尔克研究所的科学家在这项研究中寻求精确的测定突变WRN蛋白质导致如此严重的细胞破坏的方式。为此,他们利用尖端的基因编辑技术删除人类干细胞中的WRN基因,从而构建了一个沃纳综合征细胞模型。这一干细胞模型使科学家获得了前所未有的再实验室研究迅速衰老细胞的能力。由此得到的细胞反映了真是的沃纳综合征患者体内的基因突变,因此这些细胞的帅脑速度快鱼正常细胞。



    通过更为密切的观察,科学家们发现,WRN基因的删除还导致了染色质(即存在于细胞核中的包裹紧密的DNA)的结构破坏。这种DNA束状形式起着控制基因活性的”操作面板“式的作用,并规范细胞复杂的分子结构。在束状异染色质外面的是控制异染色质结构的化学标记物,即所谓的表观遗传标签。例如,对这些化学开关的修改可以改变异染色质的结构,从而使基因得到表达或被抑制。

  

    索尔克研究所的研究人员发现,WRN基因的删除将导致异染色质的紊乱,这表明WRN蛋白质对异染色质的维护有重要的作用。事实上,在进一步的实验中,他们证明这种蛋白质与已知可以稳定异染色质的分子结构直接存在相互影响——从而首次以确凿证据解释了突变WRN蛋白质与异染色质紊乱之间的直接联系。




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