作者:Bodnar 来源:《科学进展》 发布时间:2021/6/26 0:30:08
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无癌且长寿?基因组揭开美国龙虾“不老”奥秘

 

美国龙虾是一种生活在海底的甲壳类动物,在野外可以活到100岁。长期以来,科学家一直为美国龙虾的长寿而感到惊讶:它不会随着年龄的增长变衰弱,而且很少患癌症。现在,研究人员发表了第一份高质量的龙虾基因组草图,对这种动物的免疫系统和基因组稳定性有了新见解,这可能有助于回答有关衰老的基本问题——不仅关于龙虾,也涉及人类。相关成果日前发表于《科学进展》。

未参与这项研究的美国诺瓦东南大学分子进化生物学家Jose Lopez说,龙虾“与我们非常不同”,“但人类确实与这些看似非常遥远的动物有许多同源基因”。

随着岁月的流逝,美国龙虾似乎变得更好。它们不会随着年龄增长而失去力量、经历新陈代谢的巨大变化,或者失去生育能力。它们终其一生,长得越来越大。相比之下,据估计,有近40%的人类会在一生中的某一时刻被诊断患有癌症,而2008年一篇涵盖60多年研究的文献综述发现,美国龙虾中只有一个肿瘤生长的可信案例。

为弄清美国龙虾的基因是否蕴藏了它们长寿的秘密,2015年,格洛斯特海洋基因组学研究所(GMGI)的科研人员启动了美国龙虾全基因组测序项目。但直到2017年,该团队使用标准的“短读”技术测序了不到一半的基因组,这种技术一次只能处理龙虾基因组非常小的片段。

两名GMGI研究人员——生物化学家Andrea Bodnar和海洋生物学家Jennifer polinski推动使用新的测序技术进行额外测序,但并重启整个分析。

日前,研究人员报告说,到2019年,GMGI的工作已经产生了迄今最完整的龙虾基因组,估计捕获了整个序列的72%。Bodnar、Polinski和来自加拿大、俄罗斯的合作者分析了这些数据——将其与其他7种海洋无脊椎动物的序列进行比较,发现了几十个与神经细胞功能、免疫、基因组完整性和细胞存活相关的基因组被丰富或扩大的例子。

例如,研究人员发现编码多种蛋白质的基因有助于调节离子通过细胞膜(配体—门控离子通道)的运动,甚至还发现了一种新的通道类型。离子通道在许多生理过程中发挥着关键作用,比如神经细胞的放电、免疫细胞识别外来物质。Bodnar说,新发现的离子通道结合了免疫系统和神经系统的典型功能,这表明独特的神经免疫的相互作用,可能有助于美国龙虾抵抗疾病。

研究人员惊奇地发现,与哺乳动物和果蝇相比,龙虾几乎没有激活细胞程序性死亡的基因。在大多数动物中,这一过程抑制肿瘤并清除病变细胞。鉴于龙虾几乎从来未得过肿瘤,Polinski 说,研究小组期望找到更多与激活细胞程序性死亡相关的基因。然而,研究人员发现了更多已知的抑制它的基因,这表明龙虾可能依靠其他策略来抑制肿瘤的生长。

Bodnar说,更多的研究可以帮助解释龙虾是如何几乎无肿瘤的,以及这些经验如何有朝一日为人类所用。

“人类的寿命已经非常长了。”她说,“人类生物学的问题是,我们生命中的大部分时间都在衰老,特别是在人类晚年,发病率越来越高。”她希望通过对龙虾基因组的研究,最终研发出新药物,或者对新陈代谢在长寿中扮演的角色产生新认识。

polinski则强调了龙虾基因组更直接的应用。“龙虾对水温非常敏感。”她说,随着北大西洋水域变暖,美国和加拿大东部沿海的龙虾正在向北移动。了解更多关于龙虾如何应对这种压力的信息,可以帮助科学家更好研究它们未来将如何迁徙,以及它们的种群结构在迁徙途中如何变化。(来源:中国科学报 文乐乐)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.abe8290

 
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