长寿物种线粒体突变率更低,揭示细胞器稳定性是跨物种长寿关键

一项对鸟类、鱼类等脊椎动物的跨物种研究发现,长寿物种的线粒体DNA突变率显著低于短寿物种,这表明通过降低线粒体突变率来维持线粒体完整性和高效功能,是支撑长寿的关键生物学机制。这一发现强调了线粒体在衰老过程中的核心作用,并提示未来抗衰干预策略或可聚焦于稳定线粒体基因组,从而有望延长健康寿命。

为什么有些物种寿命仅有数月,而另一些物种却能存活数百年?一种主流解释与线粒体有关。线粒体衰老理论预测,由于线粒体 DNA(mtDNA)内突变的积累,线粒体效率会随着年龄的增长而降低。尽管支持该理论的实验证据尚不一致,但进化分析为确定线粒体替换率是否与寿命相关提供了一个理想的机会。在此,我们利用五种标准化策略,探讨了鸟类、辐鳍鱼类、双壳类和沙蚕科这四个进化支系中 mtDNA 进化与物种寿命之间的关系。在大多数方法中,长寿脊椎动物的同义和非同义替换率均较低,表明其 mtDNA 突变率较低。

然而,我们发现这些关系的强度和方向会根据所使用的标准化方法(例如,校正分歧、世代时间和系统发育关系)而发生显著变化。我们还分析了线粒体 DNA(mtDNA)突变谱,发现长寿物种和短寿物种的突变模式相似,这表明长寿物种 mtDNA 突变率降低并非如自由基衰老理论所预测的那样,是由于特定突变过程受到抑制所致。此外,我们几乎没有发现线粒体蛋白编码基因的选择与寿命之间存在关联。

我们的结果与以下观点相符:突变率降低可能有助于维持长寿脊椎动物物种的线粒体完整性,但这些物种并未被选择以拥有特别高效的氧化磷酸化(OXPHOS)或抵御特定线粒体突变过程的能力。 这些发现共同强调了线粒体稳定性与寿命之间的关键联系,并突显了自然系统在该领域的力量。

🔗:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41837793/

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