近年来,科学家们通过实验发现,对一些特定基因的编辑能够大幅延长秀丽隐杆线虫的寿命(lifespan),但这些基因之间是如何相互作用,从而形成一种机制来影响线虫的衰老过程却尚未得到明确的解释。
汪劲研究员课题组通过构建与线虫衰老相关的基因调控网络,对决定其动力学的势与流地貌进行了量化分析。发现描述线虫衰老的势能地貌中存在衰老化(ageing)和年轻化(rejuvenation)两个可以通过基因表达强度进行区分的系统状态。通过模拟基因静默(gene silencing)实验发现,当静默有益于或有害于长寿的基因时,分别提高了衰老化或年轻化状态的稳定性,揭示出两种系统状态与线虫寿命之间的关系,进而识别了对衰老化和年轻化有较大影响的基因和基因调控。在自然条件下,衰老化状态的稳定性会随着线虫的衰老而逐渐增强,然而基因编辑和环境变化可以改变两种状态的稳定性,从而逆转生命体衰老的趋势。
该项工作从系统层面量化分析了线虫衰老的动态演化过程,揭示了衰老以及其逆转过程(返老还童)的相应内在机制及途经,为研究生命体衰老这一课题提供了一个全局量化的物理模型。
(电分析化学国家重点实验室)

描述线虫衰老与返老还童过程的动态地貌
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