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PNAS:清华大学欧光朔团队揭示相分离调控生殖-寿命权衡的机理

日期:2022-05-16  浏览次数:184

来源:生物世界

衰老是如何进化出来的?George C. Williams 于 1957 年提出拮抗多效理论(antagonistic pleiotropic)作为衰老的进化解释。

多效性是一种一个基因控制多个性状的现象。拮抗多效性是指一个基因调控的某些性状有利于生命早期的适应性,而另一些性状则对生命晚期的适应性有害,生命在生活史的权衡中,被迫接受晚期有害作为早期有利的必要代价,即,生命无法通过自然选择达到完美。虽然在生理水平上拮抗多效理论已经获得了一定程度的支持,在基因水平上,拮抗多效理论仍然需要直接的实验证据。

近日,清华大学生命科学院欧光课题组《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了题为:An antagonistic pleiotropic gene regulates the reproduction and longevity tradeoff(一个拮抗多效基因调控了生殖与寿命的权衡)的研究论文。该研究报道了拮抗多效基因 trl-1 调控了生殖与寿命之间的权衡。

欧光朔课题组通过核糖体展示技术分析线虫在饥饿恢复期间的蛋白翻译组学变化,发现一个“隐藏”在注释为假基因中的开放阅读框 trl-1 在饥饿后喂食时显著翻译(图1)


图1. 新的开放阅读框trl-1在饥饿喂食后显著翻译

trl-1突变动物虽然增加后代的数量却缩短寿命,并损害由生殖缺陷诱导的长寿。卵黄原为胚胎发育提供必需营养,trl-1的缺失异常上调了卵黄原蛋白的翻译,故而增加后代数量,而卵黄原的过度表达则降低寿命。在生化机理层面,TRL-1蛋白通过液-液相分离招募卵黄原信使RNA,抑制其翻译。这些结果表明,trl-1作为拮抗多效基因,通过优化下一代的营养产量来调节繁殖与寿命之间的权衡(图2)


图2. TRL-1蛋白通过液-液相分离(LLPS)招募卵黄原(vitellogenins)信使RNA并抑制其翻译从而调节繁殖与寿命权衡

论文的通讯作者是清华大学欧光朔教授,清华大学2016级已毕业博士生吴斗是该文章的第一作者。南京大学陈迪教授实验室为本研究提供了寿命统计数据。

论文链接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120311119