9月4日,抗体药物实验室周末学术沙龙由新入职博士袁凤玲主讲。袁博士从两方面介绍了其博士期间的研究工作。
一、温度调节衰老进程的遗传网络和遗传规律研究
人类对长寿的探索历史悠久且从未停止。现代科学认为生物体寿命主要由环境和遗传因素共同控制,主要的环境因素包括食物摄取和环境温度。研究发现,食物摄取量对生物寿命的调控是通过遗传因素调控的,这一调控机制也较为清晰,相比之下,由于近百年的成见认为温度延长生物体寿命这一现象仅仅是由于化学反应速度变慢引起的,没有人认为这一现象与遗传调控有关,因此低温延寿背后的遗传机制并无研究。袁博士以线虫作为模式动物,在不同温度下对 Ahringer RNAi 文库进行大规模的全基因组的筛选,详细了解温度感受器 TRPA-1 介导转录因子 FOXO 的基因网络调控低温延长寿命的分子细节,同时了解存在其他膜蛋白如 GPCR 以及其他膜蛋白受体作为温度感受器的可能性,并在过表达这些蛋白的哺乳动物细胞系上直接证实其作为温度感受器的可能性。
二、GABA信号通过下游不同的转录因子调节线虫lifespan和health span
衰老是一个复杂的生理过程,主要受多种遗传信号通路和环境因素影响。最近的研究揭示了神经系统在组织衰老过程中具有日益重要的作用。神经系统可以感受外界刺激,通过分泌神经递质和神经肽来调节衰老。然而,神经递质信号如何调节衰老尚不清楚。
γ氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)是中枢神经系统(CNS)系统中重要的抑制型神经递质,其受体主要有GABAAR和GABABR两种。其中,GABAAR主要通过与氯离子通道偶联介导快速的抑制信号转导,而GABABR主要介导慢速信号转导。线虫是GABA信号功能表征的一个很好的模型。两种GABA受体在线虫中都是存在的。线虫基因组中编码离子型GABAA受体家族成员包括:unc-49、lgc-38、lgc-36、lgc-37、gab-1、exp-1和lgc-35,前五个编码抑制性氯离子选择性通道,最后两个编码兴奋性阳离子选择性通道;除离子型GABAA受体外,线虫基因组还编码两个GABAB代谢型受体基因:gbb-1和gbb-2(图1)。
图1:GABA受体。GABA既通过离子型受体,也通过代谢型受体传递信号。
研究发现,四个不同GABA受体的突变体(gbb-1、unc-49、exp-1、lgc-36)通过促进抗应激能力和增强病原体感染的耐受性来延长健康寿命。进一步研究发现不仅不同的GABA受体通过不同的转录因子来调节寿命和健康寿命,甚至相同的受体通过不同的转录因子调节寿命和健康寿命。研究结果揭示了GABA信号在线虫衰老中的一种新的、深刻的作用,该作用由不同GABA受体及其耦合的下游相应的效应体所介导(图2)。
图2:GABA信号调节线虫寿命和健康寿命的模型示意图
袁博士的研究不仅阐述了不同GABA受体差异性调控线虫寿命及健康寿命的分子机制,而且也为其他研究人员探索神经系统是如何通过神经递质信号来调节寿命提供了重要参考。