科研 | 浙江大学/浙江大学海南研究院团队通过协同演化研究揭示新的长寿基因

文摘   2024-06-15 00:03   海南  

S202464日,浙江大学农学院/海南研究院沈星星研究员在国际知名期刊Nature Aging发表文章《Identification of a longevity gene through evolutionary rate covariation of insect mito-nuclear genomes》,研究通过昆虫线粒体-细胞核协同演化,定位了新的长寿基因

论文链接:https://www.nature.com/articles/s43587-024-00


线粒体作为真核生物体内至关重要的细胞器,主要负责细胞的能量供应。随着年龄的增长,动物(包括人类)的线粒体功能会逐渐衰退。鉴于线粒体与衰老、神经退行性疾病、代谢性疾病、心血管疾病以及肿瘤等多种疾病的发生紧密相关,如何保持线粒体功能的稳态至关重要,特别是近年来,通过优化线粒体功能来延长寿命的研究引起了广泛关注。

线粒体的起源与真核细胞的形成紧密相连。随着演化时间的推移,线粒体与细胞核之间建立了相互交流和协作的稳定关系。沈星星研究团队从线粒体与细胞核的协同演化视角出发,结合演化生物学、计算生物学、功能基因组学等多个交叉学科,系统性地挖掘“远程”操控线粒体演化的核基因。该研究通过基于大数据系统分析方法,运用共演化算法,构建了线粒体基因组核基因组之间的协同演化全局图谱。并通过对这一图谱的详细分析发现有75个核基因,尽管它们不定位于线粒体,却与线粒体基因展现出显著的协同演化模式。为了验证我们筛选出的75个与线粒体协同演化的核基因的功能,我们选择了其中四个基因开展了功能验证(CG13220, CG11837, Nop60BCG11788),实验结果显示这四个基因的活性降低均导致了线粒体形态的异常变化。

CG11837基因不仅影响线粒体形态,而且该基因的活力与动物的寿命长短存在显著的正相关性。研究人员提出了一个关键问题:改变CG11837基因的活力是否会影响动物的寿命?为了探索这一问题,研究人员首先在六种不同的动物中进行了基因敲降实验。令人惊讶的是,实验结果显示在所有研究的动物中,降低CG11837基因的活力均显著缩短了它们的寿命。此外,为了深入探究CG11837基因是否具有延长寿命的潜力,研究人员在果蝇和线虫中进行了该基因的过表达实验。结果显示,与对照组相比,这两种动物的寿命均显著延长。同时,研究人员通过对人类离体细胞的实验发现,激活CG11837基因能够显著提升抗衰老能力。这一系列研究证实了CG11837基因在动物中具有广泛的长寿效应在农业领域,该基因可能成为控制害虫的新靶点。通过精准干预CG11837基因,可以有效降低害虫的寿命,从而减少对化学农药的依赖,实现环境友好的绿色防控策略。

浙江大学农学院/海南研究院瓜果蔬菜分子育种团队沈星星研究员、浙江大学农学院黄健华教授和中国科学院分子植物科学卓越创新中心王四宝研究员为论文通讯作者浙江大学海南研究院为第二作者单位。该研究获得了“十四五”国家重点研发计划青年科学家、浙江省自然基金杰出青年项目、新基石研究员项目等的资助。


浙江大学海南研究院
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