解开长寿基因的秘密.doc

科學新知 解開長壽基因的秘密 在分歧的物種中，一群能控制身體防禦機制的基因，也能夠改善健康和延長壽命。了解她們如何運作也許可以得到人類得以延長壽命關鍵。 一部車的狀態可以從它的里程數、外觀模損、通過收費站所需花費的時間等因子得知，這和人類老化時所會顯現出的狀態一樣，不過這樣的比喻是不恰當的，因為畢竟一個是無機的機器，一個是有機的生物體。在生物系統中，惡化並不是無可避免的，這都與個體對環境的反應，和防禦修補自身所需的能量有關。 在某個時期，科學家相信老化不只是惡化的現象，也是生物體所一定會走向的命運，一但生物體達到了成熟，老化基因就會開始著手計畫著邁向死亡。這個說法已被證實不足信，許多證據顯示老化只是身體的維持和修復系統功能隨著時間的推移而漸漸耗損的。 研究學者發現，有一類基因和生物體抵抗環境壓力的能力有關，如在極端的熱度和食物的貧乏的環境中有，能力保持自身的抵抗和修復能力而不論年齡，這些基因增加了個體度過難關的最大機會，如果這類基因的活性能維持更長，那麼她們就能增益個體的健康和延長生命。相對於前面被推翻的老化基因，它們代表著長壽基因。 許多最近發現的基因如daf-2、pit-1、amp-1、clk-1和p66shc，在實驗室中已知具有影響抵抗壓力和生命週期的功能，說明它們可能是在不利環境中能夠生存下來的生物機制的一部份。我們把焦點放在SIR2基因上，此基因存在於我們所學習過的任何生物體上，從酵母菌到人類都存在著，此基因的格外複製可能增加如酵母菌、圓蟲和果蠅這類生物的壽命。研究者要看看如老鼠這種比較大型一點的生物有沒有相同的特色。 當第一個這種基因被發現，SIR2是最具特色的，此基因演示了基因的管理如何延長生命週期和改變健康，此證據顯示了SIR2基因也許是此機制的關鍵管理者。 沉默是金 藉著如烘培用酵母菌這樣簡單生物可以用來證明SIR2卻為長壽基因，是什麼原因導致酵母菌的老化，是否單一基因就可以控制老化。在很多方面上，由了解酵母菌的生命週期也許可以告訴我們任何有關人類老化的秘密。酵母菌的老化程度是藉由母細胞到死亡前所能分裂的總次數，典型的酵母母細胞可以分裂20次， 研究員Guarente開始培養不尋常長壽的酵母菌，希望能找到他長壽的代表基因，培養中產生了一個在SIR4基因的單一突變 (single mutation)，SIR4會轉譯一種含有sir2酵素的復合蛋白，SIR4的突變造成sir2蛋白聚集在酵母菌基因組最高度重複的區域:rDNA，超過100種這種rDNA重複的出現在一般的酵母基因上，而且它們難以維持穩定，重複的序列容易和另依序列重組，這個過程發生在人類生上可能會導致癌症和亨丁頓舞蹈症 細胞內的DNA是和組織蛋白（組織蛋白組織蛋白Silent Information Regulator的縮寫，Sir2是多種去醯酵素的一種，但我們發現此種酵素的獨特性在於它絕對的被一種叫做NAD的小分子激活，NAD已被知道在許多代謝途徑中扮演著一種導線角色，Sir2和NAD的關係令人非常震奮，因為這樣一來就可將sir2的活性和代謝作用連結起來了，因此在飲食上的熱量限制和老化就有很大的關係了。 與卡路里的關係 限制一種動物的熱量（卡路里）攝取是最著名的壽命延長法，這個在七十年前就已被證實的方法現今還是最有用的長壽方法，這個卡路里限制體制，一般來說包含了減少30~40%的食物攝取，採取這種體制的動物，從老鼠、狗到靈長纇，牠們會活的更長更健康。許多疾病如癌症、糖尿病都不會再發生。這些動物似乎變成有極度的適應性，不過缺點是可能會有不孕現象的發生。了解卡洛里限制的運作機制和利用此機制的醫學發展是這20年所迫切關心的目標。這個機制從以前來看是代謝作用減少，相對的有毒產物也隨之減少，不過這個觀念在現在看來似乎是不正確的，卡路里的限制並不會減緩哺乳類代謝機能，在圓蟲和酵母菌，代謝作用的速度會跟著飲食而增加。因此我們相信，卡路里限制是一種食物短缺的壓力因子，引起防禦反應，提高生存率，在哺乳類中，卡路里的限制會引起細胞凋零、防禦力的等等的改變，我們急切的想知道Sir2在這樣的改變中扮演著什麼角色，所以於卡洛里限制在簡單的生物中如酵母菌中，我們現在來看Sir2所扮演的角色。 在酵母菌中，我們發現飲食的限制會引響兩個Sir2酵素激活途徑，第一個，卡路里限制會啟動一個叫PNC1的基因，這種基因編碼的的是一種清除細胞中 nicotinamide的酶，而nicotinamide是一種類似維生素B3的小分子，它通常會抑制Sir2的活性。同熱量限制能夠激發生存反應一樣，其他一些已知的可以延長酵母菌壽命的溫和壓力因子如，高溫或過量的鹽分也可以激活PNC1基因。另一個途徑是呼吸