随着细胞的衰老,DNA中的损伤会逐渐累积,使得正常功能退化,最终导致死亡。科学家们发现,一种被称为“染色质沉默”(chromatin silencing)的天然生物化学过程能够帮助保护DNA免受损伤。
两面性
具体来说,这种“沉默过程”是将DNA的特定区域从松散的、开放的状态转变为封闭的状态,从而保护这一DNA区域。大量的研究已证实,促进“染色质沉默”的蛋白质家族sirtuins是衰老和年龄相关疾病的关键调节者。
不过,在保护作用之外,科学家们还发现,过度的“染色质沉默”可能会破坏正常的细胞生理学。
图片来源:PNAS
过犹不及
在这项新研究中,来自加州大学圣地亚哥分校的一个科学家小组融合了工程学、计算机科学以及生物学领域的技术,通过在酵母中使用先进的计算和实验途径,使得他们能够在衰老期间以前所未有的细节追踪“染色质沉默”。
研究结果显示,完全丧失这种沉默过程会导致加速的细胞衰老和死亡;同时,连续的“染色质沉默”也会导致细胞寿命缩短。
Credit: UC San Diego
那么,究竟如何操纵“染色质沉默”来延缓衰老呢?研究人员发现,大自然已经开发出一种巧妙的方法来解决这个难题。
原来,在衰老期间,细胞会将它们的DNA在开放(open,silencing loss,也就是沉默丧失)和关闭(closed,silencing,沉默开启)两种状态之间定期切换。通过这种方式,细胞能够避免在任何一种状态下保持过长的时间。维持这种平衡对细胞的功能和寿命非常重要。
论文的通讯作者、生物学家Nan Hao说:“当细胞衰老到一定程度时,它们会失去维持这种周期性转换的能力,最终导致死亡。这项研究带给我们的启示是,是否我们能够以某种方式帮助细胞强化这种转换能力,尤其是当它们逐渐衰老的时候,从而实现延缓衰老。这种可能性正是我们目前所追求的。”
参考资料:
Scientists decipher mechanisms underlying the biology of aging
Multigenerational silencing dynamics control cell aging
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