年龄与遗传学：决定我们如何变老更重要的是哪个？

概括： 随着年龄的增长，年龄本身在基因表达和对某些疾病的易感性方面比基因发挥更大的作用。

资源： 加州大学伯克利分校

在关于我们的基因如何影响我们衰老方式的大量猜测和研究中，加州大学伯克利分校的一项研究现在表明，随着年龄的增长，我们 DNA 中的个体差异变得不那么重要，并且容易患上衰老疾病，例如糖尿病和癌症。 .

在一项关于遗传、衰老和环境对大约 20,000 个人类基因表达方式的相对影响的研究中，研究人员发现，在影响我们获得的许多基因的表达谱方面，衰老和环境比遗传变异重要得多。 年龄较大。

基因表达的水平——即增加或减少的活性——决定了从激素水平和新陈代谢到修复身体的酶的动员的一切。

“你的基因——你从精子捐献者和卵子捐献者那里获得的基因以及你的发育史——如何影响你的身份、你的表型、你的身高、你的体重以及你是否患有心脏病？” 加州大学伯克利分校综合生物学副教授、校园计算生物学中心成员 Peter Sudmant 说。

“在人类遗传学方面已经完成了大量工作，以了解人类遗传变异如何打开和关闭基因。我们的项目提出了一个问题“这如何受个体年龄的影响？”而我们发现的第一个发现是，你的基因实际上对你的年龄不那么重要了。”

换句话说，虽然个体基因构成可以帮助预测我们年轻时的基因表达，但它在预测我们年老时哪些基因增加或减少方面的用处不大——在这项研究中，年龄超过 55 岁。

例如，同卵双胞胎具有相同的基因组，但随着年龄的增长，他们的基因表达谱会出现差异，这意味着双胞胎的年龄可能会有所不同。

Sudmant 说，这些发现对于将衰老疾病与人类遗传多样性联系起来的努力具有重要意义。 也许这样的研究应该较少关注在追求药物靶点时影响基因表达的基因变异。

最常见的人类疾病是衰老疾病：阿尔茨海默病、癌症、心脏病和糖尿病。 所有这些疾病都随着年龄的增长而增加患病率。

大量公共资源已用于识别使您易患这些疾病的遗传变异。 我们的研究表明，事实上，随着年龄的增长，基因对你自己的基因表达的重要性降低。 因此，当我们试图找出这些衰老疾病的原因时，或许我们必须牢记这一点。”

Sudmant 及其同事本周在期刊上报告了他们的发现 自然通讯.

圆形假设

这些发现与圆形假设一致：在我们年轻时开启的基因在发育上受到更多限制，因为它们对于确保我们在繁殖中存活至关重要，而在达到生育年龄后表达的基因受到的进化压力较小。 因此，人们会期望基因在以后的生活中表达方式会有很多变化。

“我们都以不同的方式变老，”苏德曼特说。 虽然年轻人在基因表达模式方面彼此接近，但老年人之间的距离更远。 随着基因表达模式变得越来越不规则，这就像随着时间的推移而漂移。”

Sudmant 说，这项研究是第一个研究各种组织和个体的衰老和基因表达的研究。 他和同事建立了一个统计模型来评估遗传和衰老在近 1000 人的 27 种不同人体组织中的相对作用，并发现衰老的影响在组织之间差异很大——超过 20 倍。

“在身体的所有组织中，基因同样重要。它似乎并没有在一种组织或另一种组织中发挥更大的作用。

但是不同组织之间的衰老差异很大。 在血液、结肠、动脉、食道和脂肪组织中，年龄在驱动基因表达模式方面的作用远大于遗传。”

Sudmant 及其同事还发现，梅达瓦假说并不适用于所有组织。 令人惊讶的是，在五种组织类型中，对发育重要的基因在老年人中的表达水平更高。

“从进化的角度来看，打开这些基因是没有意义的，除非你仔细观察这些组织，”Sudmant 说。

这五种组织恰好是我们一生中不断变化的组织，也会产生大多数癌症。 每次这些组织自我替换时，它们都有可能产生导致疾病的基因突变。

“我认为这告诉我们一些关于进化的局限性，”他说。 “例如，你的血液必须不断繁殖才能生存，因此这些非常重要且高度保守的基因必须在生命的晚期才被激活。

“这带来了一个问题，因为这意味着这些基因将容易受到体细胞突变的影响，并且会以一种不好的癌变方式永远突变。所以它让我们对生命的局限性有了一点了解。它限制了我们有能力继续生活。”

Sudmant 指出，这项研究间接提到了环境对衰老的影响，这是除年龄和基因之外的一切因素的影响：我们呼吸的空气、喝的水、吃的食物，以及我们的身体水平。锻炼。 环境达到三分之一，其中基因表达随年龄而变化。

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Sudmant 正在对许多其他生物体（蝙蝠和小鼠）中表达的基因进行类似的分析，以了解它们之间的差异以及这些差异是否与这些不同动物的年龄有关。

加州大学伯克利分校的研究生 Ryo Yamamoto 和 Ryan Chung 是该研究论文的第一作者。 其他合著者包括 Juan Manuel Vazquez、Huangji Sheng、Philippa Steinberg 和 Nilah Ioannidis。

融资： 这项工作得到了美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所 (R35GM142916) 的支持。

关于这项关于衰老和遗传学的研究新闻

作者： 罗伯特·桑德斯
资源： 加州大学伯克利分校
接触： 罗伯特·桑德斯 – 加州大学伯克利分校
图片： 照片由加州大学伯克利分校提供

原搜索： 开放访问。
“衰老和遗传学对人类基因表达模式的组织特异性影响由 Peter Sudmant 等人撰写。 自然通讯

概括

衰老和遗传学对人类基因表达模式的组织特异性影响

年龄是许多常见人类疾病的主要危险因素。 在这里，我们确定了遗传和衰老对来自 948 个人的 27 个组织的基因表达模式的相对贡献。

我们表明，表达数量性状基因座的预测能力受许多组织中年龄的影响。 通过联合建模年龄和遗传学对转录水平变异的贡献，我们发现了遗传力的表达（H²) 在组织之间是恒定的，而衰老的贡献在 5 个组织中变化 > 20 倍，R2age > h2Rage2 > h2。

我们发现，虽然纯化选择的力量在生命早期和晚期表达的基因上更强（转子假说），但许多高度增殖的组织表现出相反的模式。

这些非 Medawarian 组织显示出高发生率的癌症和与年龄相关的体细胞突变表达。 相比之下，基因控制下的基因受到宽松的约束。

我们一起展示了衰老和遗传学在表达模式中的不同作用。