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一种新描述的称为染色质结构缺陷或染色质应激的应激形式在细胞中引发导致更长寿命的反应。贝勒医学院和休斯顿卫理公会研究所的研究人员在“科学进展”杂志上报道,温和的染色质应激水平引发酵母中的应激反应,微小的实验室蠕虫线虫,果蝇和小鼠胚胎干细胞,以及酵母和秀丽隐杆线虫的反应促进长寿。研究结果表明,染色质应激反应及其介导的寿命可能在其他生物体中得到保护,从而开辟了干预人类衰老和延长寿命的新方法的可能性。

“染色质应激是指DNA被包裹在细胞核内的方式的破坏,”相应的作者,分子和人类遗传学助理教授,赫芬顿衰老中心和Dan L Duncan综合癌症成员Wewei Dang博士说。贝勒中心。“影响染色质结构的因素之一是称为组蛋白的蛋白质。”

在细胞核中,DNA将自身包裹在组蛋白周围,形成一种称为染色质的“珠子串”结构。其他蛋白质与染色质结合,结构进一步折叠成更复杂的配置。Dang解释说,涉及DNA的一切都必须处理这种染色质结构。例如,当表达特定基因时,某些酶与染色质结构相互作用以协商对基因的接近并将其转化为蛋白质。当染色质应激发生时,染色质结构的破坏可能导致基因表达的不必要的变化,例如当基因表达不应该或基因表达不足时基因表达的表达。

在这项研究中,Dang和他的同事们在酵母Saccharomyces cerevisiae的实验室工作,研究组蛋白基因的剂量如何影响寿命。

他们预计酵母经基因工程改造比正常或对照酵母携带更少的某些组蛋白基因拷贝会产生染色质变化,导致酵母生活少于对照。

“出乎意料的是,我们发现组蛋白基因拷贝数较少的酵母比对照组长得多,”第一作者Dang实验室分子和人类遗传学研究助理Yuofan Yu表示。

具有中等剂量组蛋白基因的酵母显示组蛋白基因表达的中度减少和显着的染色质应激。他们对染色质破坏的反应是许多基因激活的变化,最终促进了长寿。

在之前的工作中,Dang及其同事已经证明,在老化细胞中,染色质结构逐渐分崩离析。组蛋白改变,例如蛋白质水平降低,是衰老过程的一个特征,但研究人员表明,如果他们通过过度表达某些组蛋白基因来补偿这种与年龄相关的组蛋白水平降低,他们延长了衰老酵母细胞的寿命。 。在这项研究中,他们发现适度减少年轻酵母中组蛋白基因的拷贝数也促进了寿命。

“我们已经确定了一种以前未被认识到并且出乎意料的压力形式,这种压力会引发有益于机体的反应,”Yu说。“通过中度减少组蛋白剂量产生的染色质应激反应的机制不同于我们之前描述的组蛋白过度表达引发的机制,正如它们对蛋白质表达反应的不同特征所示。”

Dang,Yu和他们的同事发现,染色质应激也发生在其他生物体中,如实验室蠕虫线虫,果蝇和小鼠胚胎干细胞,以及酵母和秀丽隐杆线虫,染色质应激反应促进长寿。

“我们的研究结果表明,染色质应激反应也可能存在于其他生物体中。如果存在于人体内,它将为干预衰老过程提供新的可能性,”Dang说。

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