Nature评论:修复DNA——抗衰老的新前沿!
我们的DNA每天不断遭受攻击,紫外线、环境毒素、日常代谢产生的活性分子,都在扰乱维持生命的遗传指令。一个典型细胞每天最多可产生10万个DNA损伤,所幸修复机制时刻待命。
“绝大多数损伤都会被修复,”哥本哈根大学的莫滕·谢比-克努森表示,“我们的修复机制非常高效。”这至关重要——未修复的损伤可能引发突变导致癌症,同时DNA损伤也被认为是衰老的主要驱动因素之一。
研究人员正积累证据表明,这类损伤是衰老诸多特征的内在机制,包括慢性炎症、代谢功能障碍和蛋白质折叠异常。损伤触发细胞警报,促进炎症,迫使细胞进入衰老状态甚至死亡。随时间推移,受损细胞累积与心血管疾病、骨质疏松症和阿尔茨海默病密切相关。这引发关键问题——若DNA损伤是衰老根源,增强修复能否减缓过程,让人更长久保持健康?研究DNA修复的学者表示,这一思路如今首次展现出令人鼓舞的前景。
新乐观情绪源于对长寿物种的研究——弓头鲸可活超200年,裸鼹鼠寿命数十载,还有人类百岁老人的遗传学分析。这些研究揭示出分子级“维护工”,共同维系长寿与健康。2023年发现的“修复主调控因子”更表明,修复系统有望被协同强化。明尼苏达大学保罗·罗宾斯表示:“如果减少DNA损伤,很可能对衰老过程产生显著影响。我们有些技巧可运用,但并不简单。”
细胞拥有古老而多样化的工具箱,主要有六种DNA修复系统。不同系统针对不同类型损伤——碱基切除修复每次移除替换一个碱基,核苷酸切除修复则一次性移除数十个核苷酸。修复系统涉及多种蛋白质,彼此重叠;有些较粗糙,如非同源末端连接直接连接断裂两端,有时引入错误,但总比不修复好。许多基因参与这些系统,约10%的基因组与维持相关。“这种复杂性始终是制约因素,”德国科隆大学比约恩·舒马赫表示。直接激活某系统或过表达某种修复酶效果有限,甚至可能失衡。
动物界提供线索。罗切斯特大学维拉·戈尔布诺娃团队研究露脊鲸——体重超8万公斤,寿命超200年,癌症却很少侵袭。他们意外发现鲸类细胞具备精准的双链断裂修复机制。“它们不需杀死癌细胞,只是不让细胞发生严重突变,”戈尔布诺娃表示。研究团队已确定岩藻多糖——天然存在于褐藻——可激活SIRT6蛋白。小鼠实验表明添加岩藻多糖可改善DNA修复,延长健康寿命与总寿命。新加坡国立大学安德烈娅·迈尔正牵头研究,向50至80岁男性补充岩藻多糖,评估衰老指标。
事实上,DNA修复机制因物种和细胞类型而异。精子和卵细胞损伤少得多——生殖细胞在某种意义上“不朽”。研究不同细胞修复水平也为未来策略提供参考,干细胞突变率低于其他体细胞,若其修复更高效,将体细胞重编程至类干细胞状态,有望提升修复能力。从长寿动物到百岁老人,从SIRT6到DREAM复合体,修复DNA的抗衰老之路正逐渐清晰——尽管挑战重重,但这或许是人类延长健康寿命最有希望的前沿。
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