【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】在果蝇的干细胞中潜伏着一些不朽的暗示。霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的研究人员Yukiko Yamashita和他的同事们发现，产生精子的干细胞可以通过遗传的方法来永久地保持年轻。果蝇基因组的某些部分随着年龄的增长而缩短。但值得注意的是，一些生殖细胞可以修复萎缩，Yamashita的研究小组于2018年2月13日发表在《eLife》杂志上。这个基因组收缩可能构成方面的老化─和暗示的方式选择细胞可能会阻止它。到目前为止，科学家们只观察到酵母的收缩现象。如果这个结果对人类来说是正确的，那么他们就能洞察我们的细胞是如何随着时间而退化的。
沿着染色体散布的rDNA基因（黑盒子和红色矩形）的重复块可以自行折叠，导致rDNA基因弹出。遗传物质的遗失可能与衰老有关。图片版权：K. Lu et al./eLife 2018
在这项研究中，Yamashita和她在密歇根大学生命科学研究所的同事们集中研究了在核糖体DNA或rDNA中编码的工作马基因。这些基因为组成核糖体的部分提供指令，这些细胞机器将RNA分子转化为身体所需的每一种蛋白质。为了制造足够多的关键任务机器，细胞需要大量的rDNA指令手册。大多数基因被限制在一个单一的基因位置，但是rDNA基因在基因组的多个位点上重复出现。例如在人类5条染色体中包含了一系列的rDNA基因，每个位点包含数百个重复的拷贝。这种基因的重复使细胞产生足够多的原料，使核糖体保持细胞的嗡嗡声。
但是冗余是有代价的，当细胞复制重复的DNA链并分裂时细胞就会出错。Yamashita说：最终的结果是一些“副本”丢失了每一个周期，“它们从染色体中跳出来。这种损失与单细胞酵母的老化有关。但对于多细胞生物来说，rDNA在衰老过程中的作用一直是个谜。Yamashita和她的同事在果蝇的睾丸中检测了干细胞的rDNA基因。这些被称为“生殖细胞”的细胞可以持续地分裂，每次都能产生一份自己的副本和一个精子细胞。在果蝇中X染色体和Y染色体上发现了rDNA链，研究人员发现与年轻的雄性果蝇相比，老男性短缺Y染色体上的基因rDNA留下一个缩小的Y染色体。
Yukiko Yamashita小组的研究员Jon Nelson使用果蝇（右边的瓶子）来研究rDNA在衰老中的作用。图片版权：Yukiko Yamashita
更重要的是rDNA的缺乏似乎是代代相传的。Yamashita和他的同事们发现：果蝇老年飞行的父亲(那些40天大的父亲)将它们减少的rDNA基因传给了它们的儿子。这些儿子的rDNA基因拷贝数要比出生在年轻父亲的儿子少得多。但后来研究人员发现了一些令人惊讶的东西。在许多情况下，这种rDNA损失发生了逆转。在大约10天的时间里，父亲的儿子们已经恢复了足够的rDNA，可以与年轻父亲的儿子相比。Yamashita说：我们确实没有预料到这种复苏。研究结果表明儿子的rDNA恢复可能是干细胞如何从父亲传给儿子的一个重要方面。研究人员还不知道这种复位是否也会发生在卵巢中的女性干细胞上。
尽管还有很多工作要做，Yamashita怀疑类似的重置可能在某些类型的人类细胞中发挥作用，包括干细胞和癌细胞。当然我们不是苍蝇，但如果她敢打赌，在人类中某些类型的不朽细胞可以进行同样的恢复活力的技巧，以防止随着年龄增长而出现的DNA衰退。这些永久的生活─细胞能够刷新自己从父亲到儿子，通过找到有关细胞如何能持续保持年轻的线索，这个项目“触及了生殖细胞永生的秘密”。
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参考：eLife
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：霍华德休斯医学研究所
编译：双螺旋
审校：博科园
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