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Cell子刊:人体中这种“自私基因”会引发炎症和年龄有关的疾病

2019/03/13 生物探索
导读:人类基因组中充斥着这类“自私基因”。


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。尽管有许多因素都会导致衰老,但动物衰老过程中有一个共同的主题,那就是炎症。而且,这一过程可能会被一类“自私基因”(selfish genetic elements)放大。

人类基因组中充斥着这类“自私基因”,这些基因似乎对宿主没有好处,反而只会通过在宿主基因组中插入新的拷贝来繁殖自己。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。

长期以来,研究人员一直怀疑LINE1s会导致癌症和基因组不稳定。然而,这些基因组的“寄生虫”所造成的危害远远超出了研究人员最初的设想。

近日,在《Cell Metabolism》杂志上发表的一篇论文中,来自罗切斯特大学(University of Rochester)的Vera Gorbunova和Andrei Seluanov教授等研究人员揭示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。

通过了解逆转录转座子带来的影响,研究人员可以更好地识别细胞衰老的过程以及找到对抗影响衰老的方法。


DOI:https://doi.org/10.1016/j.cmet.2019.02.014

当然,人类细胞已经进化出多种分子机制(比如基因沉默),来阻止像LINE1s这样的自私基因。然而,这些机制在老化过程中变得效率较低,这就让LINE1“得了空”,可以重新激活。

Gorbunova表示,当LINE1变得活跃,它们的一些拷贝会从细胞核外泄漏到细胞质中。细胞质中的任何DNA都会“拉响警报”,因为它们类似于入侵细胞的病毒。细胞质中的“卫士”通常会识别这些入侵者并触发炎症等免疫反应。这一过程本意是保护人类免受病毒和外来DNA的侵害,然而当它识别出泄露的LINE1拷贝时,就会触发“假警报”。

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)的药物来减少LINE1s。这些药物最初是用来对抗HIV病毒。

使用这些药物来减少LINE1s,不仅可以延长小鼠寿命,还可以改善其健康和减少炎症。这意味着,LINE1基因引发的无菌性炎症是一种新的衰老机制。

有了这些关于LINE1及其对炎症影响的新见解,研究人员希望开发出旨在抑制LINE1的干预措施。这些干预措施可以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。

参考资料

Selfish genetic elements amplify inflammation and age-related diseases

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