根据本周发表在《科学》杂志上的一项新研究,通过敲除发育过程中的关键基因来废除 24 小时时钟会加速小鼠衰老并使寿命缩短三分之二,但如果将基因删除推迟到出生后,这种效果就不会出现宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院科学家的转化医学。
随着人类年龄的增长,生物节律变平、减慢,并最终停止。衰老与驱动这种节律的分子钟之间的关系是否反映了因果关系尚不清楚。为了评估分子钟在衰老中的作用,宾夕法尼亚大学的研究人员在资深作者、系统药理学和转化治疗学系主任 Garret A. FitzGerald MD 的带领下,制作了仅在成年期缺失 BMAL1 蛋白的条件性 Bmal1 敲除小鼠,并进行了比较他们采用传统的基因敲除技术,其中该基因在发育过程中缺失。
在这两种情况下,时钟都瘫痪了。基因表达、行为和血压的周期性变化被消除。然而,虽然一些暗示衰老的影响对于这两种小鼠品系来说都很常见——白内障和神经退行性疾病迹象,但当 Bmal1 删除延迟到出生后时,其他一些影响,包括寿命、生育能力和关节炎迹象,则不存在。事实上,在某些情况下——例如剃须后毛发再生的能力——基因敲除的影响是相反的。
基因表达分析表明,虽然两种敲除都停止了基因在昼夜节律中的振荡,但传统敲除也改变了许多非循环基因的整体表达,这在功能上可以解释不同的发现。
杨光瑞说:“其他人发现,Bmal1基因虽然早期表达,但在发育后期才开始振荡,因此早期删除该基因的许多后果可能反映了脱靶效应,与其在生物钟中的作用无关。”博士,共同第一作者,药理学研究助理教授。然而,他补充说,未来的研究旨在阐明 Bmal1 何时以及是否开始在子宫内发挥时钟基因的作用。