清華新聞網(wǎng)5月7日電 衰老是如何進(jìn)化出來(lái)的？喬治·威廉斯（George C. Williams）于1957年提出拮抗多效理論（antagonistic pleiotropic）作為衰老的進(jìn)化解釋。多效性是一種一個(gè)基因控制多個(gè)性狀的現(xiàn)象。拮抗多效性是指一個(gè)基因調(diào)控的某些性狀有利于生命早期的適應(yīng)性，而另一些性狀則對(duì)生命晚期的適應(yīng)性有害，生命在生活史的權(quán)衡中，被迫接受晚期有害作為早期有利的必要代價(jià)，即生命無(wú)法通過(guò)自然選擇達(dá)到完美。雖然在生理水平上拮抗多效理論已經(jīng)獲得了一定程度的支持，在基因水平上，拮抗多效理論仍然需要直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
4月28日，清華大學(xué)生命科學(xué)院歐光朔教授課題組在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》（Proc Natl Acad Sci U S A）期刊發(fā)表了題為“一個(gè)拮抗多效基因調(diào)控了生殖與壽命的權(quán)衡”（An antagonistic pleiotropic gene regulates the reproduction and longevity tradeoff）的文章，報(bào)道拮抗多效基因trl-1調(diào)控了生殖與壽命之間的權(quán)衡。
圖1. 新的開(kāi)放閱讀框trl-1在饑餓喂食后顯著翻譯
圖2. TRL-1蛋白通過(guò)液-液相分離（LLPS）招募卵黃原（vitellogenins）信使RNA并抑制其翻譯從而調(diào)節(jié)繁殖與壽命權(quán)衡
歐光朔課題組通過(guò)核糖體展示技術(shù)分析線(xiàn)蟲(chóng)在饑餓恢復(fù)期間的蛋白翻譯組學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)一個(gè)“隱藏”在注釋為假基因中的開(kāi)放閱讀框trl-1在饑餓后喂食時(shí)顯著翻譯（圖1）。trl-1突變動(dòng)物雖然增加后代的數(shù)量，卻縮短壽命，并損害由生殖缺陷誘導(dǎo)的長(zhǎng)壽。卵黃原為胚胎發(fā)育提供必需營(yíng)養(yǎng)，trl-1的缺失異常上調(diào)了卵黃原蛋白的翻譯，故而增加后代數(shù)量，而卵黃原的過(guò)度表達(dá)則降低壽命。在生化機(jī)理層面，TRL-1蛋白通過(guò)液-液相分離招募卵黃原信使RNA，抑制其翻譯。這些結(jié)果表明，trl-1作為拮抗多效基因，通過(guò)優(yōu)化下一代的營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)量來(lái)調(diào)節(jié)繁殖與壽命之間的權(quán)衡（圖2）。
論文的通訊作者是清華大學(xué)生命學(xué)院歐光朔教授，生命學(xué)院2016級(jí)已畢業(yè)博士生吳斗是該文章的第一作者。南京大學(xué)陳迪教授實(shí)驗(yàn)室為本研究提供了壽命統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本研究工作得到了清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委等相關(guān)機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2120311119
供稿：生命學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂婷
