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这位活到117岁的超级老人去世后,科学家发现她的基因强得可怕

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-11 11:28

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因变异而强大的基因组

在最基础的染色体和基因组数据上,由于采样时布兰尼亚斯已经116岁了,可想而知, 她染色体末端的端粒已经严重损耗 ——每次细胞复制,端粒都会缩短,不过她的健康状况良好。研究人员由此认为,在布兰尼亚斯体内,端粒损耗更像是一个染色体衰老时钟,而不是像普通人一样,预示着可能会患上衰老相关的疾病,例如神经退行性疾病或糖尿病等。

为了找到布兰尼亚斯体内显示其超长寿命的罕见遗传变异,研究人员对其进行了全基因组测序,并与75名生活伊比利亚半岛的女性的基因组进行了比较。伊比利亚半岛包括西班牙、葡萄牙等国家,这里的女性的平均预期寿命一直位于欧盟前列。 他们在布兰尼亚斯的基因组中找到7个或独属于她的纯合子变异(一个基因的两个副本都发生了变异) 。这些变异共影响16个蛋白质编码基因和3个非编码基因,它们可能增强了布兰尼亚斯的免疫功能,并帮助在她老年时保有健康的大脑和清晰的认知,且帮助她维持肺功能的稳定。

染色体 图片来源: Unsplash

研究人员进一步探索了其基因组中的其他变异, 发现了超过9.1万个值得关注的变异 (Variants of interest,VOI), 受到这些变异影响的基因超过了2.5万个 。研究显示,布兰尼亚斯之所以能拥有超长寿命,可以健康地衰老,是由于其体内的遗传变异独特且罕见。这些基因变异构成了一个罕见的组合,同时针对其体内的多个生物学过程,包括免疫、心脏保护、大脑活动和线粒体代谢等,共同促成了这个老人拥有非凡的寿命。

例如,在布兰尼亚斯的免疫系统中, 一些VOI会影响高表达的、具有多功能的基因 。这些基因对控制感染、自身免疫调节,以及潜在的癌症监测至关重要。另一方面,她体内许多与线粒体功能相关的基因也存在罕见变异,它们影响着线粒体的氧化磷酸化,对能量的产生、衰老和长寿至关重要。

研究人员单独测量了布兰尼亚斯的线粒体膜电位和超氧化物离子水平,发现相关的数值甚至高于年轻女性。这显示了 她的线粒体功能可能没有随衰老而退化,反而是非常强劲的 。除此之外,还有一些基因变异和心脏功能、脂质代谢和神经保护有关。除此之外,研究人员还发现了其体内一个和DNA损伤修复相关的基因发生了变异,使其更易修复DNA的损伤。

在衰老研究中,不可忽视的是生理上的衰老。在研究中,研究人员通过多种不同的基于DNA 甲基化的年龄算法,计算了布兰尼亚斯的生物学年龄,获得了相似的结论:她的遗传基因使得她的细胞“感觉”或“表现”得很像年轻细胞, 生物学年龄与百岁老人相当,也就是比其实际年龄年轻了17岁

图片中从左到右,依次是布兰尼亚斯接受的所有组学研究的示意图; 布兰尼亚斯 的基因组中,有助于免疫功能、心血管健康、神经保护,新陈代谢和DNA动力学的基因变异;和线粒体功能相关的线粒体基因变异和基因组变异。图片来源于论文


值得注意的是,很多研究发现,人类基因组中一些高度重复序列存在DNA甲基化,可以抑制这些序列的活动,避免对正常基因的功能进行干扰。然而,衰老会导致这些DNA甲基化的丢失,进而造成人基因组的混乱和人整体的衰老。研究人员也仔细研究了布兰尼亚斯基因组中的3个重复序列家族,分别是LINE-1、ALU 和 ERV。有趣的是,他们发现,布兰尼亚斯






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