表观遗传学修饰使线虫三代长寿

近日来自斯坦福大学和哈佛大学医学院波士顿儿童医院的研究人员在线虫长寿研究中获得了一个意外的发现，他们证实线虫通过一种独特的机制：并非常规研究中认为的“长寿基因”，而是表观遗传学修饰使自身及后代连续三代获得了长寿。这一研究为我们理解长寿的分子机理开辟了一个新的方向。相关研究论文在线发表在10月19日的《自然》（Nature）杂志上。线虫是细胞衰老和长寿研究常用的模式生物之一。研究者之所以选择它作为研究对象，是因为线虫能提供一个相对简单的系统研究相关的基因和蛋白功能。此外，线虫相对较短的寿命——两到三个星期——也使得研究者能够及时观察体内外各种因素对于寿命长短的影响。目前关于长寿的研究主要集中在通过寻找DNA序列的变异揭示长寿相关的基因。在之前的研究中科学家们发现当某些基因的表达水平发生改变时可延长线虫的寿命。这一项目的负责人、斯坦福大学的遗传学家Anne Brunet将研究方向放在了影响基因表达的另一种机制上——表观遗传学修饰。2010年Brunet研究小组证实当线虫中与组蛋白H3甲基化相关的一种蛋白质复合体发生变异时，可导致线虫的寿命延长30%。在新研究中，研究小组证实这一变异可使得线虫及后代的连续三代寿命延长。“这是第一次证实长寿性状可以通过表观遗传的方式传递给后代，”Brunet说。但是这种通过表观遗传学修饰传递长寿性状的机制并不会永久持续下去。在连续传递三代后，第四代的线虫寿命又恢复到了正常的水平。瑞士苏黎世联邦理工大学表观遗传学家Renato Paro认为这有可能是因为这些甲基化标记在连续三代的传递过程中发生了稀释所致。这一研究在获得遗传学家广泛关注的同时，他们也提出了一些自己的关心的问题和质疑。例如科学家们也曾在其他研究中证实过表观遗传学修饰的遗传效应，例如果蝇眼睛颜色及植物花对称性及颜色等性状的传递，然而目前对于这一过程中具体的分子机制却还存在争议。传统的观点认为表观遗传学标记会在卵子和精子中被除去，那么它们是如何在下一代基因组或蛋白质组的正确位置上得以恢复的呢？ “这是目前表观遗传学研究中尚待解析的一个重大问题，”Paro说：“我们都迫切地希望解开这个谜底。” “这有可能是细胞通过某种RNA分子或代谢产物对表观遗传学修饰的位置进行了标记，”Brunet说。目前她的课题组正在开展相关研究搜寻这样的标记。而Gems则认为关键的问题在于这样的长寿性状遗传是否同样存在于其他的动物体内。“令人担心的是或许这只是在一些蠕虫中存在的现象，”Gems指出：“线虫的寿命似乎特别易受到某些个别基因改变的影响。其他动物的衰老机制要比它复杂得多。然而这毕竟是一个开始，研究人员还值得对此开展更深入的研究。” Brunet的实验室也已开始在小鼠和非洲鳉鱼等物种上检测这一效应。（来源：生物通何嫱）