2024年11月，云南大学生命科学学院生命科学中心浦敏铁课题组在Nature Communications 杂志发表题为“ ELO-6 expression predicts longevity in isogenic populations of Caenorhabditis elegans ”的文章。该研究将ELO-6确定为个体和种群寿命的预测因子，并揭示了pqm-1在导致中年秀丽隐杆线虫个体健康跨度变化中的作用。
个体寿命很大程度上取决于基因型以及基因与环境之间的相互作用。在等基因群体中，基因型完全相同的个体即便在相同的生存环境里，个体寿命依然存在显著差异。目前，导致个体寿命差异的原因仍然有待研究，且能标识个体衰老的生物标志物匮乏。
为了发掘寿命预测标志物，研究人员使用秀丽线虫作为模型，结合表观遗传修饰对体细胞衰老过程中的基因表达谱进行纵向分析，鉴定出脂肪酸延长酶ELO-6的表达水平是秀丽线虫个体衰老和群体衰老的标志物。
图1. GFP::ELO-6表达水平在衰老过程中持续降低。
在所有蛋白质编码基因中，elo-6的mRNA丰度与线虫年龄最具负相关性，相关系数为-0.98。在线虫衰老过程中，elo-6的mRNA丰度持续下降。虽然在年轻阶段的线虫体细胞中elo-6的mRNA丰度位列第224位，但其基因编码区缺少与活跃基因表达相关的H3K36me3修饰。之前的研究表明，H3K36me3在衰老过程中发挥维持基因表达稳定性的功能。研究人员将内源ELO-6用GFP标记，观测到GFP荧光水平在衰老过程中持续降低。在成虫第5天GFP亮度具有个体间明显差异，且GFP亮度与寿命和健康寿命正相关。
图2. GFP::ELO-6表达水平显示个体差异并预测寿命。
此外，多种延长寿命的干预措施，包括敲降daf-2、utx-1、cyc-1，二甲双胍处理和生殖系的缺少，都可以延缓衰老过程中GFP水平的下降速度。
通过GFP标记的ELO-6表达，研究人员得以在成虫第5天即区分具有不同寿命的等基因线虫，并且通过转录组分析发现不同寿命等基因线虫之间的差异表达基因富集转录因子PQM-1结合基序。研究人员发现，在线虫中年阶段降低pqm-1的表达水平可以减少个体间ELO-6的表达水平差异，并且延长寿命和健康寿命。
该研究发现了秀丽隐杆线虫脂肪酸延长酶ELO-6在衰老过程中的动态表达可以预测个体寿命和群体寿命，并且揭示了pqm-1在限制寿命及健康寿命，并导致个体健康寿命差异方面的功能。有意思的是，elo-6在成年线虫肠道中的表达并不调控寿命，线虫内ELO-6的产物C17iso的水平也不与寿命呈现正相关性。
此研究项目得到国家自然科学基金地区基金、云南大学“双一流”建设联合专项重点项目、云南大学“双一流”学科建设项目以及云南大学生命科学中心启动经费的资助，相关成果已申请发明专利。
来源 | 生命科学学院
编辑 | 杨朝钧
审核 | 李哲
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