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细胞衰老可能与基因表达错误有关 详细是什么原因?


作者:admin  来源:网络 发布:2023-04-04 07:22:34 网址:http://www.guazhitianqi.com/redian/2395.html  评论:0  收藏

生物体和组织衰老的根源是细胞衰老,而细胞内不管有什么衰老机制,最终都会体现为细胞内蛋白的变化,所以研究衰老过程中基因表达的变化比研究宏观衰老特征更直接,更准确##基因表达的程序性调控和反馈性调控细胞衰老过程中各种蛋白表达变化可以假设分成2类,第1类是程序性调控,是一个主动调控的过程,这个过程的根本驱动力可能是衰老时钟(或者是某种序列信息),程序性调控是衰老的根源。

依据是既然生物体在生长发育期,可以长期没有损伤积累,不断变强,如果没有主动调控,这个趋势没有理由不能延续下去;第2类是对细胞内外环境因素变化的被动反馈性调控,这个是细胞内生化反应负杂调控网络的主要调控方式。

当我们检测到某种衰老变化时,想要区分属于哪一类,需要分析测试变化是如何引发的,如果是某种化学物质浓度变化激发,就是第2类如果找不到任何原因,就可能是第1类##生物芯片数据meta分析统计出的衰老相关基因差异表达

Joo Pedro de Magalhes,George M. Church等在2009年论文Meta-analysis of age-related gene expression profiles identifies common signatures of aging中指出:1、在衰老过程中,56个基因表达增高,最显著的是APOD,17个基因表达下降。

2、按功能分类,表达提高的包括炎症和免疫反应基因(CTSS, FCGR2B, IGJ, C3, C1QA and C1QB),溶酶体相关基因lysozyme(LYZ),以及 clusterin (CLU), microsomal glutathione S-transferase 1(MGST1), glutathione S-transferase A1 (GSTA1), S100 calcium binding protein A4 (S100A4) and A6 (S100A6), and annexin A3(ANXA3) and A5 (ANXA5)。

表达下降的基因主要是胶原蛋白基因 (COL3A1, COL1A1 and COL4A5)和能量代谢(尤其是线粒体基因ATP5G3, NDUFB11, UQCRQ and UQCRFS1),最突出的是transferrin receptor

TFRC其他变化显著的基因还包括抗凋亡基因granulin (GRN),调控细胞周期基因annexins,细胞衰老标志物fibronectin (FN1) , p21 (CDKN1A)等 3、之前研究显示随年龄变化显著的基因,不是那些组织特异性基因,说明不同组织随年龄变化出现的基因表达变化有共性。

4、每个样本中随年龄差异表达的基因很多,平均有9%左右有13 793个基因至少被测出过一次,最终的简明结果是用统计方法筛选出的5、载脂蛋白D(APOD)之前研究显示与神经退行性疾病有关APOD、MGST1等抗氧化压力基因的表达提高,可能是对衰老变化的被动反应,不像是原发变化。

6、癌症相关基因差异表达和衰老相关基因差异表达的区别是,癌细胞差异表达基因非常多,衰老细胞差异表达基因很少7、表达下降的基因较少,且多数与能量代谢相关,不像是衰老过程的补偿反应讨论:1、感觉衰老相关基因都与功能相关,随机变化的基因不明显。

2、经过统计分析,衰老相关性突出的基因并不多,且代表少数几项功能如果再去除衰老过程中的反馈性变化基因,原发改变基因更少,简单总结就是炎症上升,线粒体功能和胶原蛋白下降而炎症和线粒体功能异常,又是互相促进,恶性循环的关系。

因此衰老过程基因变化可以简化成两项,炎症线粒体基因群和胶原蛋白##异种共生(parabiosis)显示的线索Tamas Kiss,Zoltan Ungvari等在Circulating anti-geronic factors

from heterochonic parabionts promote vascular rejuvenation in aged mice一文中提出:分析对比老年小鼠和年轻小鼠转录组,发现347个差异表达的基因,其中212个基因在连体共生8周后表现年轻化,说明这212个基因是受血液环境变化影响而变化,不是受细胞基因组主动调控。

剩下135个基因的变化原因需要进一步分析,也许是程序化衰老调控所致Natalia Rybtsova Stanislav Rybtsov等在Can Blood-Circulating Factors Unveil and Delay Your Biological Aging一文中指出:年轻小鼠高表达蛋白是关于growth and regeneration,high insulin sensitivity,optimal autophagy mitophagy ros control方面,老年小鼠高表达蛋白是关于

inflammation,senescence,catabolism,insulin resistance,ros level increase方面,衰老过程中增加的都是有害蛋白,减少的都是有利蛋白,如果是损伤积累引发的反馈性高表达,表达的应该都是修补损伤的有利蛋白。

##跨物种跨组织衰老过程基因表达变化的共同点Stephen Frenk . Jonathan Houseley在Gene expression hallmarks of cellular ageing一文中列出了细胞衰老过程中6类跨物种、跨组织的普遍基因表达变化:1、线粒体有关基因下调;2、

蛋白合成机制基因下调;3、免疫系统基因失调;4、生长因子信号通路基因下调; 5、压力和DNA损伤反应基因下调;6、基因表达和mRNA处理基因失调.但是没有发现这些基因表达变化与甲基化时钟的关联D Meyer,B Schumacher在A transcriptome based aging clock near the theoretical limit of 。

accuracy一文中指出,specific transcription factors , innate immunity , neuronal signaling 三类基因转录可以组成转录组时钟,这些基因转录变化是衰老的源头,还是衰老发生后产生的影响还需要想办法准确判断。

不过衰老过程中转录变化很多,这三类基因却可以形成时钟,应该还是和其他衰老变化有区别和生物体各组织系统综合衰老的宏观表现类似,细胞衰老也涉及到细胞的几乎全部重要功能衰老的这种综合性特点,似乎说明衰老过程中各种基因表达是无差别整体衰退的。

不知甲基化时钟对基因组的影响,是不是也是整体降低效率?##衰老过程基因表达变化的组织特异性和物种特异性J Yang,NC Lockhart的Synchronized age-related gene expression changes across multiple tissues in human and the link to complex diseases一文中,有下表:

不同组织细胞中,随衰老而变化的基因数量差别悬殊皮肤外观衰老非常明显,基因变化却非常少,可能的原因:1、皮肤细胞本身衰老不明显,衰老主要受外环境影响;2、皮肤细胞衰老不能通过转录组表现出来,而是由其他因素体现(如端粒)。

血管和血液变化最大,这点和血管系统疾病是第一死因吻合,也和免疫系统在衰老过程的重要作用吻合,暗示几种可能:1、血管细胞和免疫细胞是寿命的首要决定因素;2、血管细胞和免疫细胞与其他组织细胞的衰老机制不同文中还提到基因表达变化的物种特异性,在人类和小鼠的6,454个同源基因中,人类心脏有346衰老相关基因,小鼠心脏只有18个,其中只有一个共同基因DAZAP1。

人类肺部有324个衰老相关基因,小鼠肺有66个这个现象说明,物种间转录组变化是完全不同的转录组衰老变化巨大的组织和物种特异性,似乎说明组织和器官的衰老是不同步的,物种间衰老机制也是不同的这和我们的直观感受很不符合。

也许可以说明我们看到的衰老现象,主要不是细胞转录组的变化引起的,而是细胞死亡引起的##转录组时钟也可以拨慢S Rangaraju,M Petrascheck在Suppression of transcriptional drift extends C. elegans lifespan by postponing the onset of mortality一文中提到现象很有意思,

米安色林能延缓线虫转录组随时间的变化,影响比例可达90%,这说明这些衰老过程中的基因表达变化是统一协调的,而不是随机发生的同时米安色林延长了线虫寿命,延长方式是平均寿命明显延长,最大寿命延长不明显,说明线虫寿命调控机制不止一种,其中一种与转录组相关,可以受到米安色林影响。

不知米安色林对小鼠有没有类似影响?##衰老过程中转录组变化的稳定性AE Tarkhov,PO Fedichev在A universal transcriptomic signature of age reveals the temporal scaling of Caenorhabditis elegans aging trajectories一文中指出,各种干预措施影响了线虫寿命的长短,但死亡曲线和转录组变化幅度都没有变化。

主成分分析结果,发育和衰老可以看成一个变量,对应生物年龄说明各种干预措施影响了衰老机制(拉长和缩短),却没有打破衰老机制随年龄增加表达变化的基因很多,且难以建立衰老时钟,但也有规律可循:AE Tarkhov,PO Fedichev在A universal transcriptomic signature of age reveals the temporal scaling of Caenorhabditis elegans aging trajectories一文中指出,各种干预措施影响了线虫寿命的长短,但死亡曲线和转录组变化幅度都没有变化。

主成分分析结果,发育和衰老可以看成一个变量,对应生物年龄说明各种干预措施影响了衰老机制(拉长和缩短),却没有打破衰老机制

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