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Nature(IF:50.5):裸鼹鼠基因组测序揭示长寿与抗癌的分子密码
案例概述
裸鼹鼠(*Heterocephalus glaber*)是一种严格地下生活的、寿命极长的真社会性哺乳动物。尽管体型与老鼠相当,但其最大寿命超过30年,是寿命最长的啮齿类动物。裸鼹鼠表现出可忽略不计的衰老、无年龄相关的死亡率增加,以及直至死亡前都保持的高繁殖力。除了衰老延迟外,它们对自发性癌症和实验诱导的肿瘤发生都具有抵抗力。裸鼹鼠对将衰老、癌症与氧化还原稳态相联系的理论提出了挑战。尽管其特征为显著的氧化应激,但裸鼹鼠蛋白质组并未表现出与年龄相关的氧化损伤易感性或泛素化增加。裸鼹鼠自然栖息于大型群体中,由单一繁殖雌性"蚁后"抑制其下属的性成熟。它们还生活在完全黑暗、低氧和高二氧化碳浓度的环境中,无法维持恒温,且对某些类型的疼痛无感。在此,我们报告裸鼹鼠基因组的测序与分析结果,揭示了与抗癌、变温、无毛、低氧不敏感以及视觉功能、昼夜节律和味觉感知改变等特征相符的独特基因组特征和分子适应机制。这些信息为理解裸鼹鼠的 exceptional 长寿及其在黑暗、低氧等恶劣条件下的生存能力提供了新见解。裸鼹鼠的极端性状,连同已报道的基因组和转录组信息,为理解衰老以及推动生物学和生物医学研究的其他领域提供了机遇。
详细内容
2011年10月,公司科学顾问方晓东教授携手纽约大学、罗切斯特大学、深圳华大基因研究院、哥本哈根大学等机构的国际合作团队,在《自然》(Nature)发表了一项关于长寿啮齿类动物——裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)全基因组测序的突破性研究。团队首次完成了裸鼹鼠的全基因组测序与深度分析,成功揭示了这一"不老神兽"极端生物学特性的遗传基础。
研究的核心突破在于,首次发现裸鼹鼠基因组中存在大量与抗癌、长寿相关的独特分子适应机制。尽管其体内存在显著的氧化应激,但蛋白质组并未表现出与年龄相关的氧化损伤或泛素化增加——这直接挑战了"衰老、癌症与氧化还原稳态相关联"的传统理论。基因组分析鉴定出与端粒稳定性相关的TERF1基因受到正选择,以及独特的p16INK4a/pALT细胞周期调控通路,这些特征共同构成了裸鼹鼠抗癌与延缓衰老的"双重保险"。
该成果不仅为理解哺乳动物长寿机制提供了全新的进化视角,更首次将裸鼹鼠确立为研究衰老与癌症的模式生物,对开发抗衰老和抗癌治疗策略具有重要的基础科学与临床转化价值。
Nature(IF:50.5). 2011 Oct 12;479(7372):223-7.doi: 10.1038/nature10533.