研究发现,所有细胞都必须平衡长基因和短基因的活性。长基因与长寿命有关,短基因与短寿命有关。然而,一些短基因也可能以牺牲最终寿命为代价,帮助个体抵抗恶劣的生活条件,给生存带来短期优势;其次,衰老基因可以通过改变其长度来改变其活性;此外,衰老总是伴随着基因向短基因活性状态的转变,这会使细胞中的基因活性失衡,从细胞到组织器官再到人体衰老。
令人惊讶的是,这一发现在不同的组织和动物中是一致的,也就是说,这一相对简单的原理几乎可以普遍解释动物衰老时基因活动的所有变化!令人惊讶的是,这一发现在不同的组织和不同的动物中是一致的,也就是说,这个相对简单的原理几乎可以普遍解释动物衰老时基因活动的所有变化!然后Amaral教授称赞了这一点“elegent如何发现[4]的研究理论?让我们来看看。
据报道,文章第一作者Stoeger在头脑风暴中创造性地提出了从基因长度的角度研究基因和衰老的新奇想法。他收集了来自4的、9、12、RNA-seq数据是17种组织的RNA-seq数据,18和24个月大的雄性小鼠。
之后,作者通过机器学习识别了2236个与蛋白质编码基因相关的分子特征,其中310个对应于转录因子组合点,1912个对应于预测的miRNA组合点,其他14个特征与基因或转录本的结构特征有关,如外显子的数量、鸟嘌呤胞嘧啶等(GC)基因和成熟转录本的含量、染色体数量和长度。
此外,作者还发现,在这些分子特征中,成熟转录本的平均长度与不同年龄表达的蛋白质编码基因最相关,其次是转录因子的数量、基因的长度和编码序列的平均长度。接下来,作者将比较对象扩展到整个基因组,而不仅仅是关注单个基因的子集,以确定转录本的长度是否直接随着转录组数据来源的老鼠年龄的变化而变化,即转录本的长度是否直接随着老鼠的老化而变化。接下来,作者将比较对象扩展到整个基因组,而不仅仅是关注单个基因的子集,以确定转录本的长度是否直接随着转录组数据来源的老鼠年龄的变化而变化,即转录本的长度是否直接随着老鼠的老化而变化。
分析结果表明,全基因组年龄依赖的转录变化超过了不同表达的个体基因年龄依赖的转录变化。将9个月大的动物组织与4个月大的动物组织的转录组进行比较时,17个组织中有10个表现出统计意义的负相关性(P < 0.01),即随着年龄的增长,17个组织中10个组织的转录本长度减少。
对于24个月大的动物,17个组织中有14个随着年龄的增长而缩短,其余3个随着年龄的增长而延长。为了强调转录本长度与相对差异倍数之间的系统关系,作者称这种现象为“与长度相关的转录组失衡”。之后,作者分析了其他研究报告的老鼠、老鼠和青鱼组织的数据,分析结果共同支持这样一个假设,即几种脊柱动物组织表现出年龄依赖的转录组不平衡,主要表现为随着年龄的增长而减少的长基因转录。
然后,作者分析了Kimmel文章中发表的单细胞转录组数据,发现不同细胞类型中存在与长度相关的转录组失衡。之后,我们进一步讨论和比较了同一组织中不同细胞类型的长度是否不同。不幸的是,这部分的研究结论并不清楚。作者认为,不同组织之间的长度相关的转录组差异很小,或者没有足够的分析能力可靠地检测这些差异。
为了确定转录组的不平衡是否也发生在人类衰老的过程中,作者重新分析了“基因组织表达研究联盟”(Genotype-Tissue expression Consortium)从人类死亡组织中收集的数据,对人体组织的数据分析再次显示了与转录组长度相关的不平衡,此外,分析结果也与人类海马体的独立研究[7]相一致,即随着年龄的增长,长基因的转录本相对减少。
之后,作者想知道与衰老过程中长度相关的转录组失衡是否能在抗衰老干预措施中得到响应。因此,选择了11种抗衰老方法来干预小鼠,然后分析了体内转录组失衡的情况。研究结果表明,在雷帕霉素、白藜芦醇等7种抗衰老措施干预后,长基因转录书的表达翻了一番,即随着年龄的增长,长基因转录书的相对减少显著改善。
对于这项研究发现,复杂系统研究专家Amaral评论说,就像服务(http://www.maoyihang.com/sell/l_11/)员拿着大托盘一样,盘子里的大小物体都要平衡。如果托盘里的物体不平衡,服务员需要额外的努力来对抗这种不平衡,生物体也是如此。如果短基因和长基因活动的平衡在生物体内被打破,远离平衡,那么身体需要付出更多的努力来混乱,以保持身体的稳定平衡。如果短基因和长基因活动的平衡在生物体中被打破,远离平衡,那么身体需要付出更多的努力来扰乱它,以保持身体的稳定平衡。当我们年轻的时候,我们的细胞有足够的资本来抵抗导致基因活动不平衡的干扰。然而,随着年龄的增长,用于对抗不平衡的细胞资源逐渐耗尽,大量基因远离平衡,衰老也随之而来。