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新的高精度「老化時鐘」透過轉錄組學測量生物年齡

新的高精度「老化時鐘」透過轉錄組學測量生物年齡
  • 轉錄組或從遺傳物質合成蛋白質的全套信使 RNA 分子的變化與生物老化有關。

  • 隨著年齡的增長,轉錄調控會喪失,進而改變蛋白質合成的藍圖。

  • 這項研究發現,測量轉錄組變化可以準確預測線蟲的生物老化。

本文發表在 EurekAlert.org :

科隆大學的研究人員利用模型生物秀麗隱桿線蟲開發了一種“老化時鐘”,可以直接從生物體的基因表現(即轉錄組)中讀取其生物年齡。 生物資訊學家David Meyer 和遺傳學家教授Björn Schumacher 博士(CECAD 老化研究卓越集群和科隆分子醫學中心(CMMC) 衰老和疾病基因組穩定性研究所所長)描述了他們所謂的BiT 年齡(二值化年齡)。轉錄組老化時鐘)在文章“BiT Age:基於轉錄組的老化時鐘接近理論精度極限”中 老化細胞.

我們都熟悉實際年齡——我們出生以來的年齡。 但生物年齡可能與之不同,有時甚至相差甚遠。 每個人的年齡都不同。 科學家可以利用老化時鐘來確定有機體的生物年齡。 到目前為止,諸如 Horvath 的表觀遺傳時鐘之類的衰老時鐘一直基於甲基化模式,甲基化是附著在 DNA 上並隨著年齡而變化的小化學基團。 利用轉錄組,新時鐘考慮了從 DNA(信使 RNA)中讀取的一組基因,用於為細胞製造蛋白質。

到目前為止,轉錄組被認為太複雜,無法顯示年齡。 有時基因會轉錄特別大量的 mRNA,有時則較少。 因此,到目前為止,還不可能開發出基於基因活性的精確老化時鐘。 邁耶和舒馬克的新方法使用數學技巧來消除基因活性的差異。 二值化轉錄組老化時鐘將基因分為兩組——「開啟」或「關閉」——從而最大限度地減少高變異。 這使得可以從轉錄組中預測衰老。 「令人驚訝的是,這個簡單的程序可以非常準確地預測生物年齡,接近準確度的理論極限。 最重要的是,這種老化時鐘在高齡時也能發揮作用,這在以前很難測量,因為那時基因活性的變異特別高,」邁耶說。

BiT 年齡完全基於線蟲的大約 1,000 個不同轉錄組,其壽命是精確已知的。 線蟲等模型生物提供了衰老過程的可控視圖,從而可以發現生物標誌物,並研究紫外線輻射或營養等外部影響對壽命的影響。

新的衰老時鐘使研究人員能夠在線蟲年輕時準確預測基因變異和各種外部因素的促進衰老和抗衰老作用。 老化時鐘也表明,免疫反應基因以及神經元訊號傳導對於老化過程具有重要意義。 BiT 年齡還可以用於快速且準確地預測人類年齡。 測量生物年齡對於確定環境、飲食或治療對老化過程和年齡相關疾病發展的影響很重要。 因此,此時鐘可以在老化研究中廣泛應用。 由於 BiT 年齡純粹基於基因活性,因此它基本上可以應用於任何生物體,」舒馬克解釋道。

這項研究發表於 老化細胞 2021 年 3 月。



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