利用代谢组学研究生殖系统调控秀丽线虫衰老的机制

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_zhangke
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衰老被认为是一个分子损伤增加的过程。然而究竟是哪个或是哪些分子导致衰老的产生目前还了解的很少。在秀丽隐杆线虫中,生殖干细胞切除会导致节育,进而导致线虫寿命延长。已经报道了生殖与衰老都与代谢有不分割的联系。但是对于代谢在生殖调控衰老的过程中起什么作用目前还了解的比较少。在我们的研究中,我们整合了核磁共振(NMR)和超高压液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)联用技术分析了线虫极性分子代谢组和非极性分子脂质组特征。  本研究通过比较不同突变体两个生理年龄的代谢指纹图谱,观察到衰老相关的代谢改变包括谷胱甘肽代谢、谷氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、TCA循环、嘌呤代谢和嘧啶代谢以及氨酰-tRNA生物合成等。此外,在衰老过程中还观察到海藻糖和牛磺胆酸盐的变化。这些结果表明衰老是一个代谢重塑和代谢减慢的过程。进一步,我们分析了glp-1突变体的代谢型,当该突变体生长在不允许的温度时会导致生殖细胞增殖失败,进而导致寿命延长,我们发现glp-1调控很多衰老相关的代谢改变去实现寿命延长,如增加嘧啶代谢和嘌呤代谢中间产物的浓度,减少三羧酸循环中间代谢产物的浓度。有趣的是,我们分析daf-16;glp-1双突变的代谢型时,我们发现很多与生殖缺失导致的长寿相关的代谢改变依赖于转录因子DAF-16/FOXO,如嘧啶代谢和三羧酸循环。对于脂质组,通过用非靶向的脂质组分析,我们检测了约3000个分子。分析不同突变体两个生理年龄阶段的脂代谢型,我们发现衰老相关的脂质改变主要包括磷脂酰胆碱(PC)、鞘磷脂(SM)、神经酰胺(Cer)、甘油二酯(DG)和甘油三酯(TG)总量的改变。另外,衰老相关的脂质代谢特征还包括,在老年线虫中,有更高浓度的长链甘油酯,更低浓度的短链甘油酯和更低浓度的单不饱和脂肪酸(MUFA):多不饱和脂肪酸(PUFA)的比率,这些结果表明老年线虫有一个倾向于遭受氧化压力的脂质代谢特征。另外我们还分析了长寿生殖缺失glp-1突变体的脂质组特征,我们发现其长寿表型与很多衰老相关脂质代谢的改变有关,包括TG40∶1、TG40∶2、TG41∶1等。进一步分析了daf-16;glp-1双突变体的脂质代谢型,我们发现转录因子DAF-16/FOXO介导了生殖系统影响的衰老相关的脂质代谢的改变。
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