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研究发现:人体中“自私基因”会引发炎症和与年龄有关的疾病

www.8455com,衰老影响着每一个生物体,但导致衰老的分子过程却一直备受争论。导致衰老的因素有很多,但是炎症是动物衰老过程中的共同主题,并且衰老这一过程可能会被一类“自私基因”(selfish
genetic
elements)放大。这类“自私基因”会通过在宿主基因组中插入新的拷贝来繁殖自己。而LINE1逆转录转座子,就是在人类中发现的最普遍的“自私基因”,大约20%的人类和小鼠的基因组是由LINE1组成的。

研究发现:人体中“自私基因”会引发炎症和与年龄有关的疾病。核心提示:研究人员证明,负责使老化或受损组织再生的人类成熟干细胞的衰老过程可以被扭转。这一发现可使因衰老而受损的组织得到修复。
研究人员证明,负责使老化或受损组织再生的人类成熟干细胞的衰老过程可以被扭转。这一发现可使因衰老而受损的组织得到修复。
美国巴克老年研究所和乔治亚理工学院通过细胞培养进行了这项研究,研究结果发表在《细胞周期》杂志上。
随着年龄增长,组织和器官的再生能力会下降。现代有关衰老的干细胞假说认为,生物体的衰老取决于它的组织或成熟干细胞。因此,了解使人类成熟干细胞自我更新、分裂、增殖、分化从而恢复受损组织的分子机制和过程,是再生医学和最终治愈与衰老相关多种疾病的关键。这项研究查明了导致衰老后负责人类成熟干细胞分化的生物钟出现错误的原因。
巴克老年研究所副教授维多利亚•兰雅克说,“研究证明,我们通过干预编码非蛋白的RNA可以扭转人类成熟干细胞的衰老过程。这些RNA来源于过去曾认为没有什么功能的‘垃圾基因组’”。
成熟干细胞之所以重要,是因为它们可以帮助修复衰老或受损的细胞而使人类的组织保持健康。它们还具有多种能力,意味着一种成熟干细胞可以成为人体中的多种类型细胞。然而,就像肝脏中或其它器官中的细胞一样,成熟干细胞也会随着时间出现与衰老相关的损伤。这种情况一旦发生,人体就不能像以前那样修复受损的组织,从而导致多种疾病。但如果我们能找到一种保持成熟干细胞年轻的方法,就可以利用这些细胞修复受损的心脏组织、愈合伤口、纠正代谢综合症、产生胰岛素、治愈关节炎和骨质疏松以及再生骨骼。
研究人员开始认为,成熟干细胞的DNA损害与衰老相关的普通细胞损害有很大差异,因为人体细胞染色体末端的端粒寿命很短,而成熟干细胞一直能维持端粒的存在。许多与衰老相关的受损均认为是端粒消失造成的。所以研究人员认为,成熟干细胞的衰老存在与普通细胞不同的机制。
研究人员利用人类成熟干细胞和计算机实验技术对与衰老相关的基因组改变作了研究。他们对取自相同青年人的新鲜干细胞和经过长期培养细胞作了比较。长期培养会加速成熟干细胞的老化,再生能力将减弱。研究人员观察了两组干细胞存在密集DNA损害的部位。
“我们发现,成熟干细胞出现的大多数DNA损伤和染色质改变原因在于逆转录转座子。”乔治亚理工学院生物学校副教授金•佐顿说。“逆转录转座子过去被认为没有什么功能,甚至被标上‘垃圾DNA’的标签。但累积证据表明,这些成分在基因组调节方面起了重要作用。”
尽管年轻的成熟干细胞能够抑制逆转录转座子的转录活性和应对DNA的损害,但老的成熟干细胞却不能消除这种转录。新的发现证明,逆转录转座子的转录会损害干细胞的再生能力,并引发细胞的衰老。
兰雅克说,“通过抑制逆转录转座子的有害转录,我们就可以扭转人类成熟干细胞的衰老过程。”
“通过这种方法扭转细胞时钟,我们不仅能够使老化的人类干细胞变得年轻,更令我们惊讶的是,这种方法还能通过上调‘多能因子’让干细胞回到早期发育阶段。‘多能因子’是一些能让分化不良的胚胎干细胞自我更新的蛋白。”她说。
研究人员下一步将通过分析确认干细胞再生在临床组织再生方面的应用范围。

近日,来自罗切斯特大学的研究人员在Cell
Metabolism杂志上发表的论文揭示:LINE1逆转录转座子会随着年龄增长变得更加活跃,并可能通过引发炎症,继而导致与年龄相关的疾病。www.8455com 1
人类细胞已经进化出多种分子机制来阻止像LINE1s这样的自私基因,比如基因沉默。然而,这些机制在衰老过程中变得效率低下,这就让LINE1可以重新激活。作者表示,当LINE1变得活跃,它们的一些拷贝会从细胞核外泄到细胞质中。细胞质中的任何DNA都会触发炎症等免疫反应,因为它们类似于入侵细胞的病毒。这一过程本意是保护人类免受病毒和外来DNA的侵害。研究人员发现,可以使用抑制逆转录酶(一种催化LINE1
DNA形成的酶,最初被用来对抗HIV病毒)的药物来减少LINE1sDNA片段的产生。使用这些药物不仅可以延长小鼠寿命,还可以改善其健康状况和减少炎症。这意味着,LINE1基因引发的无菌性炎症是一种新的衰老机制。

研究人员希望根据这些关于LINE1及其对炎症影响的新见解开发出旨在抑制LINE1的干预措施。并作为治疗炎症引发的与年龄有关疾病的新治疗方法,比如神经退行性变、癌症、糖尿病和自身免疫性疾病等。原文地址

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