为什么大丹犬活不过十年,吉娃娃却能活到十八岁?10 月 8 日发表在《科学》杂志上的一项研究给出了首个有说服力的分子解释:大型犬体内的"跳跃基因"失控得更快,表观遗传的刹车片磨损得更早。
这项由亚利桑那州立大学诺亚·斯奈德-麦克勒团队主导的研究,分析了"犬类衰老计划"中 864 只狗的基因组,覆盖 19.4 万个基因组区域、230 万个甲基化位点。DNA 甲基化是表观基因组的一部分,决定基因的开关强度,也是公认的生物衰老标记。
研究发现,衰老伴随着全基因组调控标记的广泛丢失,而丢失最集中的区域是转座子——俗称"跳跃基因"的 DNA 片段。其中 LINE1 家族最为关键:这类跳跃基因能通过 RNA 中间体自我复制、插入基因组别处,破坏 DNA。健康细胞用甲基化把它们"锁死";标记一旦磨损,它们就会重新活跃,引发基因组不稳定、癌症等一系列衰老相关疾病。
超过 40% 的 LINE1 相关区域随衰老失去甲基化标记,是受影响最严重的一类转座子。而这种丢失在大体型犬身上明显更快:巨型犬种每年丢失的 LINE1 甲基化比小型犬种多约 35%。
"我们发现,转座子尤其是 LINE1 的表观遗传调控,似乎是决定不同体型犬衰老速度的核心因素,"斯奈德-麦克勒说。第一作者布莱兹·马里纳形容,这是"我们见过的最清晰的分子信号之一,与体型和寿命之间的权衡完全吻合"。
研究还发现,大型、雄性、年轻的狗表观遗传衰老加速最明显;X 染色体上还出现了一个与既有假设不符的意外结果,有待进一步研究。
狗与人类共享生活环境、饮食和医疗,研究者认为,搞清跳跃基因如何在衰老中失控,也可能为人类衰老研究提供线索——人体内同样的基因元件也会随年龄被激活。下一步,团队希望找到其中最"年轻"的 LINE1 家族成员,作为干预衰老的候选靶点。