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認識SIR2長壽基因

  最近由於食安及環境問題而導致一些平常不抽菸也不喝酒之人也出現癌症,而一些人既又抽菸又喝酒,但卻很長命。因此,長壽話題又再度熱烈討論,其中,SIR2基因與長壽有何關聯?

SIR2基因的發現源自於當時為了瞭解酵母菌這種


SIR2基因的發現源自於當時為了瞭解酵母菌這種簡單生物的老化過程。大家都認為,生物體一旦到了成熟階段,老化基因就開始啟動,但這個觀念現已被推翻了。科學家發現sir-2、daf-2、pit-1、amp-1、clk-1、p66Shc等基因皆可影響實驗動物的抗壓能力和壽命,其中SIR2基因研究得最詳盡,並發現SIR2基因從酵母菌到人類都有,並從實驗中得知,在酵母菌、線蟲、果蠅等體內加入額外的SIR2基因後,他們壽命都延長了。那麼,SIR2基因是如何讓壽命延長的呢? 賈倫堤科學家發現在幾個壽命特別長的酵母菌落中卻有一個菌落帶有突變基因,稱為SIR4基因,此基因會異常引起Sir2蛋白質聚集在酵母菌基因組上一段具有許多重複序列的區域,這區域內含有許多重複的rDNA。由於重複序列常有彼此重組的傾向,且穩定性差,當rDNA脫離基因組,在染色體外形成rDNA環,越來越多的染色體外rDNA環容易使酵母菌母老化而死亡。所幸當酵母菌內加入一個額外的SIR2基因,所製造出的Sir蛋白質可減緩上述不穩定狀態,抑制rDNA環形成。那為何Sir蛋白質可減緩重複序列不穩定狀態呢?

  研究更進一步發現,染色體DNA平常是纏繞在組蛋白(histone)上的。若移除histone上的乙醯基,可使整個纏繞結構更加緊密,使得一些酶無法接觸到DNA,rDNA無法脫離染色體,如此基因組上重複序列基因段就不會活化,難怪為何會稱SIR是沉寂資訊調節者(silent information regulator,SIR)。Sir蛋白質與基因沉寂有關,Sir2就是負責移除histone乙醯基的酶其中之一。

  科學家還發現Sir2發揮作用時必須要有NAD的存在。限制熱量是一種應激效應,可增強酵母菌的呼吸作用及產能,使NADH轉變為NAD,促使活化Sir2的NAD增加;此外,限制熱量會啟動PNC1基因,製造可清除細胞內菸鹼醯胺(nicotinamide)的酶,使Sir2活性增加。

  哺乳動物細胞中也有類似SIR2的基因,稱為SIRT1基因,可製造出Sirt1蛋白質與酵母菌的Sir2蛋白質具有相同酶的活性,動物實驗發現,Sirt1蛋白質可調節一些蛋白質,如p53、FoxO和Ku70,以控制細胞凋亡、代謝、修補等功能。美國Pere Puigserver最近驗證在禁食狀態下,肝細胞內NAD濃度增加,而促進Sirt1的活性。

  雖然,限制熱量攝取可能對延長壽命有幫助,但是多數人都做不到這麼嚴格的飲食方式。目前科學家們正致力於找出更實際的方法,幫助人類達到延長壽命。

資料來源:http://doctor.get.com.tw/Learning/topic/news-05.aspx