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Cell | 基因组分析揭示肠道菌群与长寿的秘密

王初课题组2018-12-05 13:25:34


    今天大家分享一篇来自Cell的文章:Microbial Genetic Composition Tunes Host Longevity.  本文通讯作者为休斯顿贝勒医学院的王萌教授。作者关心线虫与长寿。

    

王萌教授简历

  • BS from Peking University

    07/2001 - Beijing, China

  • PhD from University Of Rochester

    10/2005 - Rochester, New York, United States

  • Post-Doctoral Fellowship at Massachusetts General Hospital Harvard Medical School

    09/2010 - Boston, MA, United States



    肠道菌群近年来已成为医学、生物学和化学交叉领域的热门研究课题,这些细菌对于宿主健康起到至关重要的作用,而在作用机理上尚有许多我们未能解决的问题。这篇文章最主要的贡献在于通过基因组学方法找到了肠道菌群中的长寿相关基因,并发现了一个长寿相关的新分子(CA)。

        首先,他们在基因库中对近4000种突变大肠杆菌进行高通量筛选,发现敲除29种基因后的大肠杆菌对秀丽隐杆线虫寿命增加了10%—40%。且对于体细胞肿瘤进展和神经退行性疾病(给线虫注射β-淀粉样蛋白)起到了延缓作用。分子层面上,这些突变的大肠杆菌影响了宿主细胞多种已知长寿相关代谢,如IGF-1(DAF-16是该通路下游的重要调控因子), TOR通路,热量限制(CR)等。

        但有些突变并不影响这些代谢通路,如lon和hns. 有趣的是,这两个基因表达的蛋白可抑制荚膜异多糖酸(colanic acid, CA, 一种细菌分泌的多糖)合成。为了验证CA是否对线虫寿命产生影响,研究人员直接给线虫肠道内注入纯CA,结果线虫寿命显著延长,对有生殖细胞肿瘤或注射β淀粉样蛋白的线虫,其存活率明显上升。

        进一步研究表明,CA被肠道上皮细胞吸收后,使drp-1过表达,促进细胞线粒体分裂。另外,CA还能在线粒体压力条件下调控线粒体内未折叠蛋白响应(UPRmt),该应激反应被前人证实与长寿密切相关。

        从基因到下游产物,这篇文章用严谨的思路和巨大的工作量阐释了如何一步步从现有实验现象中找到、挖掘问题并引发下一个发现。从实验成果和意义上看,新发现的长寿分子CA可以成为潜在药物和保健品,对日后衰老相关研究也有许多启发。

链接:http://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(17)30627-X.pdf

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.05.036


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