端粒(Telomere)是真核细胞染色体末端的多重复序列(TTAGGG)及其结合蛋白组成的特殊结构(图1),主要功能是保护染色体末端免于降解、融合和退化,从而保证细胞DNA及相关遗传信息的稳定和完整。端粒长度(Telomere length, TL)随着细胞分裂次数的增加而不断缩短,当TL不能再缩短时,细胞也就无法继续分裂,进而走向衰老、死亡或癌变。因此,TL是指征衰老和疾病(糖尿病、肺纤维化、心脑血管疾病、慢性肾病等)的重要生物标志,端粒则被视为人体的“生命时钟”。
何永捍团队和孔庆鹏团队前期发现:中国南方人群外周血白细胞的TL随着年龄的增加逐渐缩短,而女性较男性能更好地维持TL(男性50岁以后TL开始加速缩短,而相同年龄段的女性TL则缓慢缩短),这在一定程度上解释了为什么女性寿命通常长于男性。有趣的是,TL呈现显著的母系遗传模式(母亲-后代:r=0.44,p=0.0001;母亲-女儿:r=0.62,p=0.01;母亲-儿子:r=0.35,p=0.01),而父亲与后代之间则没有相关性(r=0.23,p=0.36);进一步的研究发现TL缩短与肝功能降低、内脏脂肪堆积密切相关(Guo et al. Aging. 2022)。
然而,为什么女性能更好地维持TL?为什么TL呈现母系遗传模式?TL遗传是否存在物种特异性?能否提前调控TL延缓衰老和预防疾病?这些问题都没有明确的答案。为了深入地理解和回答这些科学问题,何永捍课题组系统总结了端粒的功能、端粒与衰老和衰老相关疾病的关系、端粒的调控因素和分子机制。更重要的是,该文还追溯了不同人群、不同物种的TL遗传模式(包括父系、母系及X连锁遗传)及背后的影响因素(生育年龄、激素水平、体脂率、端粒调控基因SNP、表观修饰等),为团队后期开展相关功能研究提供了重要的理论支持。论文以综述形式于近期发表于衰老领域专业期刊Aging and Disease(链接:https://www.aginganddisease.org/EN/10.14336/AD.2023.1023)。中科院昆明动物研究所硕士生Naheemat Modupeola Gold为第一作者,中科院昆明动物所何永捍研究员为通讯作者,昆明动物所孔庆鹏研究团队对上述工作给予了大量的帮助和支持。以上研究工作得到国家自然科学基金委、云南省科技厅和云南省“兴滇英才支持计划”等项目的支持。
图1. 端粒的位置及其结构