据韩国媒体10月8日报道,目前以194岁高龄被认定为全球最长寿陆生动物的南大西洋圣赫勒拿岛阿尔达布拉象龟“乔纳森”,为何能够如此长寿?
比同种其他个体寿命长出一倍以上的乔纳森,经对其基因组及影响基因活动的DNA甲基化模式进行分析后,被发现拥有多项看似与长寿相关的遗传及表观遗传特征。
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研究团队称,目前尚不清楚乔纳森的基因甲基化特征是长寿的原因,还是长期存活的结果,但该研究表明,长寿的秘诀可能并非仅存在于某个特定的“长寿基因”,而是与稳定读取遗传信息、维持细胞功能的多个过程相关。
乔纳森是原产于印度洋阿尔达布拉环礁的阿尔达布拉象龟,目前生活在南大西洋圣赫勒拿岛,估计年龄为194岁,比普通阿尔达布拉象龟93.68岁的预期寿命上限长寿100年以上。
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研究团队从乔纳森口腔内采集基因组样本,不仅分析了基因碱基序列,还分析了影响基因活动的DNA化学标记——甲基化在整个基因组中呈现的模式(甲基化组),并与其他年轻个体进行了比较。
由于采集乔纳森的血液可能对其健康造成风险而被禁止,研究人员像喂食一样对其进行引诱,待乔纳森张嘴后,伸手刮取其舌下口腔黏膜以采集样本。
将乔纳森的基因组与其他龟类的基因组进行比较后发现,在DNA修复、端粒维持、胰岛素调节、线粒体功能、癌症相关通路等多个与衰老相关的领域中,确认了乔纳森特有的基因变异。
此外,在DNA甲基化比较分析中,乔纳森全基因组的甲基化熵高于幼年龟,但在基因转录起始中起关键作用的启动子区域的甲基化熵,却相对低于普通成年龟。
DNA甲基化参与遗传信息的实际使用方式,即基因表达调控。随着时间推移,甲基化模式中随机变化不断累积,甲基化熵升高,DNA甲基化模式便会变得不规则。
研究团队筛选出在乔纳森与两只5岁、12岁幼年龟中甲基化熵较低、而在两只高龄成年龟中相对较高的272个基因启动子并进行功能分析后发现,其中包含了与线粒体构成及功能、RNA处理、染色体构成等相关的基因。
研究团队解释说,若这些基因的甲基化模式保持相对有序,基因转录过程中产生的不必要波动就会减少,能量生产、RNA处理及DNA修复功能也能稳定维持。
研究团队随后提出假说称,高效的能量生产可支持DNA损伤修复,而修复功能又有助于维持基因调控区域的稳定性,这种相互影响的循环结构可能促成了乔纳森的长寿。
不过,该研究仅比较了乔纳森一只龟与其他4只阿尔达布拉象龟的甲基化模式,样本量较少,且未直接测定基因表达以确认甲基化模式与功能之间的关系;研究团队强调,需以更多龟类为对象,确认这些特征是阿尔达布拉象龟衰老所特有的,还是也出现在其他长寿动物身上。
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