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SIBS发表Genome Res文章解析衰老

2010-07-27
Anthropology,解析衰老,基因调控
SIBS发表Genome Res.文章解析衰老
时间:2010年7月22日0    来源:生物通
摘要: 来自中科院上海生命科学研究院,德国马普进化人类学研究院(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)等处的研究人员发现了在年轻和衰老的大脑的变化之间发生的一种基因调控联系。这一研究成果公布在《Genome Research》杂志上。

生物通报道:来自中科院上海生命科学研究院,德国马普进化人类学研究院(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)等处的研究人员发现了在年轻和衰老的大脑的变化之间发生的一种基因调控联系。这一研究成果公布在《Genome Research》杂志上。

领导这一研究的是上海生命科学研究院的Philipp Khaitovich研究员,其主要研究兴趣包括研究灵长类动物基因表达的一般模式和寻找对人类独特表型特征作出贡献的基因,以及从新生婴儿到完全成年的八个生命阶段的人类大脑样本所有基因的基因表达方式等。

大脑在生命的早期阶段经历了快速的生长和发育,接着,当人们进入老龄之后,大脑开始退化;然而,人们对区别大脑发育和衰老的生物学过程却所知甚少。

大脑在生命早期的年岁中发生了急剧的生长和变化,其中有些发育过程会一直延伸到成年期。 在生命后期的岁月中,大脑经历了破坏性的变化,例如脑容量的下降、突触的丧失及认知力的衰退。 尽管大脑的发育和衰老是人们高强度研究的领域,但传统上,它们是被分开研究的。人们对这两种过程之中的界线所知甚少。

大脑发育的基础是复杂而且协调的基因调控的过程。在发育的时候,许多基因被诸如转录因子和微RNA等调控因子打开及关上。问题是,这些所有这些调节过程一旦进入成年期的时候是否都已停止了,或是它们在衰老的过程中依然活跃?

在最新的研究中,研究人员通过检查在人与恒河猴的一生中其前额皮层中的信使RNA(mRNA)、微RNA及蛋白表达的变化来解答这个问题。 人们认为,前额皮层参与了诸如复杂行为、人格及决策等功能。

该研究团队发现,在前额皮层中的独特的基因调节模式在成熟之后不会停止,相反,这一过程会持续进入老年。这是一个在许多不同的功能过程中都观察到的现象。 一个特别突出的例子是与神经元功能有关的基因的下调。

以往的研究工作显示,神经元基因随着年龄的增长会逐渐丧失其活性,这归因于在一生的时间中在神经元细胞中所积累的损害。Somel及其同事显示,这一过程可在早至3到4岁的时候就已经开始,从而提示,这些变化可能是持续深入老年之后的正常的发育调控。 尽管这些调控在发育的时候可能是有益的,但在老年的时候,这些基因调控的继续(或称“失控的”发育)进行可能就会变得有害了。 有趣的是,他们发现,该失控的神经元发育在恒河猴中得到了保留,但其是以一种加快的速度发生的。 由于在恒河猴中,该调控过程进展速度要快得多,文章的作者提出,这可能是使恒河猴寿命受到限制的一个重要的促成因子。恒河猴的寿命只有人类的约三分之一。

衰老是一个由许多促成因子造成的非常复杂的过程,但他们解释说,他们的工作提示,失控的发育可能是与老化有关的衰退的一个重要的促成因子。为什么进化没有消除这一可能是有害的过程呢?Philipp Khaitovich教授解释说,在老年的时候所经历的有害的影响可贯穿性地扩散并在人群中固定,特别是当这些效应在生命的早期是有益的。

从进化上来说,物种的繁殖是被最优化的以保证其下一代的生存。实际上,长寿阻止了基因对变化环境的快速适应。随着研究人员目前开始了解这一进化特征的生物学后果,研究人员可能会发现将物种从早期繁殖到个体长寿及增进在老年时健康的平衡进行转变的方法。

原文检索:Somel M、Guo S、 Fu N、Yan Z、 Yang Hu H、 Xu Y、 Yuan Y、 Ning Z、 Hu Y、 Menzel C、 Hu H、 Lachmann M、 Zeng R、 Chen W及 Khaitovich P.。 MicroRNA, mRNA, and protein expression link development and aging in human and macaque brain. Genome Res doi:10.1101/gr.106849.110.

作者简介:

Philipp Khaitovich 研究员
中科院-马普学会计算生物学伙伴研究所
Mail khaitovich@eva.mpg.de

研究方向: 进化遗传学

1. 主要包括研究灵长类动物基因表达的一般模式和寻找对人类独特表型特征作出贡献的基因。寻找在人类进化历程中正选择的基因对人类潜在特殊能力,尤其是人类感知能力方面的分子机制的研究带来的启示。将来,我们将结合已有的人类DNA序列多态数据和表达变异数据,在个体基因水平上检测正选择的标记。

2. 人类大脑在一生中尤其是童年时代经历的变化对人类感知能力的形成起了至关重要的作用。目前,我们正在研究从新生婴儿到完全成年的八个生命阶段的人类大脑样本所有基因的基因表达方式。同时,我们研究了相应年龄组的黑猩猩和猕猴同样的大脑区域的基因表达方式。决定这种作用的基因将是了解人类感知能力发展的分子机制的关键所在。

3. 人类疾病的表型是可得到的功能表型信息的唯一来源。为了进一步了解人类独特疾病特征的进化,我们和研究精神延迟的小组开展了合作研究,将进化数据和临床数据结合起来,这对揭示人类独特疾病的基因和在人类世系中正选择的标记之间的关系是很有力的工具。

个人简介

1990-1994 Undergraduate study in Biology at Moscow State University. Moscow, Russia.

1990-1994 Diploma work in Molecular Biology at Moscow State University. Moscow, Russia.

1995-1999 Graduate study in Molecular Biology at the University of Illinois at Chicago(UIC).

1991-1993 Interdisciplinary College for Physics, Chemistry and Biology associated with Moscow State University.

1993-1994 Research assistant at Moscow State University

1994-1995 Research assistant at the Institute for Protein research, Pushchino Scientific Center,

1995-1998 Teaching assistant at the University of Illinois at Chicago

1996-1999 Research assistant at the University of Illinois at Chicago

1999-2000 Postdoctoral research associate at the University of Illinois at Chicago

2000-2006 Postdoctoral fellow at the Max-Planck-Institute for Evolutionary Anthropology

2001 -2006 Teaching apractical course for undergraduate students from Leipzig University

2003 – 2006 Researcher at the Max-Planck-Institute for Evolutionary Anthropology
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本栏目主要介绍人类的故事,包括人类的进化、人类的起源、人类学、人类研究、人类基因发现、SIBS发表Genome Res文章解析衰老等。特别关注有关人与文化方面的研究。

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