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据sciencentral网2006年3月14日报道:人们为何会变老仍旧是个谜。衰老是由一连串基因遗传符号错排所引起的吗?基因研究人员发现,关闭身体的DNA“拼写检查”功能会加速机体的衰老。
正常和老化老鼠
人们为何会衰老?这似乎是个愚蠢的问题。就像汽车,行驶得越远轮胎磨损得也越多。人的身体又有什么不同呢?假如有一种内部系统可感应到轮胎的磨损,并按内部蓝图重新修复,还有必要每行驶4万英里就更换一次轮胎吗?
这种修复类似于人体中发生的情况,保障人体平稳运转的系统遵循DNA的编码指示,但复杂得令人难以置信。老的细胞死去,新的细胞替换上来,受到病毒感染的细胞则会“自杀”,DNA负责拷贝并作编码查错——理论上,人们看上去应该永远像18岁样子,但事实并非如此。这一系统发生了什么样的故障才会导致了衰老现象?其原因又是什么呢?
由Tom Prolla领导的美国威斯康星-麦迪逊大学基因研究人员通过研究——改变老鼠体内基因使其快速衰老,从而对人类的衰老原因有了进一步认识。快速衰老的老鼠具有一切老年人的典型特征:毛发脱落、白发、听力丧失、肌肉松弛等。在生命初始阶段,这些快速衰老的老鼠和普通老鼠的身体状况相同,大约9个月后(相当于人类的30岁),它们的身体状况变得像祖母辈的老鼠。Prolla称:“这些老鼠的衰老速度大约是普通老鼠的3倍。”
他们在《科学》杂志上报告说,所有这些身体变化都是因为Prolla领导的小组修改了老鼠线粒体DNA中的一个基因。
Prolla解释说:“线粒体非常重要,因为是从那里获取所有或大部分能量。”这些微型能源工厂在机体的每个细胞内都可找到,但与任何其它细胞亚结构不同的是,线粒体拥有自己的DNA。每当一个细胞在准备分裂时会复制DNA,细胞内的线粒体也复制其自己的小型染色体组。当细胞分裂为两个时,每个子细胞获得了同样两个线粒体和细胞DNA集。
研究小组所修改的基因是线粒体PolgA基因,它包含了合成DNA酶聚合物伽马的指示信息。这种酶一般负责复制并检查线粒体DNA。研究小组只修改了基因DNA代码中的两个字母,或碱基对。Prolla解释说:“我们修改了基因中的两个碱基对,关闭其功能,所以它只能复制DNA,但无法进行编码对错检查。其结果就是线粒体DNA持续变异。”
研究人员断定这种数量不断增长的变异量(是普通老鼠的3~8倍)是加速衰老动物细胞死亡率增加的原因。由于这些变异,组成身体部分的细胞——从毛发到骨骼再到肌肉,过早地衰亡了。
另外一种关于人类衰老的理论称为“自由基理论”。自由基是一种随环境变化累积在细胞内的化学分子,它会与DNA发生反应并损害DNA。Prolla的小组测量了普通老鼠和变异老鼠在不同年龄段的普通自由基含量,但没有发现区别。由此小组总结出:甚至在缺乏自由基情况下,细胞高死亡率也会导致衰老。
Prolla声称这是首次证实细胞死亡与衰老具有明显关联。Prolla认为细胞过早死亡很可能摧毁了干细胞,后者无法轻易替代。他说:“一旦干细胞损坏,它们所支持的组织便无法继续更新。所以干细胞损坏可能是加速衰老的元凶。”
下一步研究测试是否能通过干扰来减慢老鼠衰老的速度。Prolla解释说:“这是很重要的发现,因为它指明了干扰衰老进程的途径。例如,可以替换损坏的干细胞等。”他同时也猜想在线粒体中存在着其它可以延长生命的基因。
我们也许正在向永葆青春的目标迈进。所有这些修复系统出故障的线索,也许未来有助于找到途径来延长人们的生命。
衰老过程是从受精卵到死亡之间持续发生的,只是到了一定的阶段衰老的特征才比较明显地显现出来
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