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長壽的秘密藏在基因裡(上)

從古自今,很多人都在尋找長壽的秘密,像是秦始皇派徐福入海,尋找仙山上的長生不老藥;而到了唐朝,煉仙丹竟成了一種職業!由此可見人們對於長生不老的嚮往與重視,直到今天我們仍在想辦法讓自己活得更好、更久一點。因為科技的進步、研究方法的提升,研究人員可以用各種角度去解析延長壽命的方法,不管是從飲食調整或到環境的因素等等。近年來,科學家也嘗試尋找「長壽因子」,或許這從古到今人們都在苦苦追尋的秘密,就藏在我們自己的身體裡。

胺基酸來也  自由基退散

其中一部分的科學家是從「胺基酸」中尋找可能的目標。

人體中重要的胺基酸總共有 22 種,其中有 8 種是人體無法自行合成、只存在於食物之中的「必需胺基酸」,而由於不同物種的化合能力,必需胺基酸對於不同物種可能會是不同的。人體的八種必需胺基酸分別為:色胺酸(Tryptophan)、離胺酸(Lysine)、甲硫胺酸(Methionine)、苯丙胺酸(Phenylalanine)、異白胺酸(Isoleucine)、羥丁胺酸(Threonine)、結胺酸(Valine)、白胺酸(Leucine)。

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白胺酸。

其中,白胺酸、異白胺酸與結胺酸統稱為支鏈胺基酸(Branched-chain amino acid, BCAA),因為他們的結構上含有支鏈。有在健身、想要藉由高蛋白增肌的人對於 BCAAs 應該很熟悉,支鏈胺基酸可以共同合作,藉由促進胰島素與生長激素的釋放,控制血糖以及幫助內臟脂肪的燃燒,而這些有助於健身過後的肌肉修復以及促進肌肉的增長。

BCAAs 已被證實可以延長酵母的壽命,但是對於哺乳類動物尚是未知的。在 2010 年的 Cell Metabolism 期刊中有篇實驗證實,利用富含 BACC 的混和物(BACCem)可以延長老鼠的平均壽命。在實驗過程中,研究人員在老鼠的飲用水當中加入了 BACCem,而發現老鼠的平均壽命從 774 天延長到了 869 天,換而言之,支鏈胺基酸可以延長老鼠壽命12%。

支鏈胺基酸除了可以延長老鼠壽命以外,同時也使老鼠的細胞可以攝取更多的能量、減少自由基等等。自由基是在不完整氧化過程中所產生的,它具有強大的氧化性,而當自由基結合到蛋白質、DNA,或是其他的細胞構造,並加以破壞時,可能會引發慢性疾病或是衰老。而經過補充 BACCem,老鼠顯得更有活力,同時肌肉的協調能力也增加了。

線蟲中發現延長壽命基因

除此之外,科學家當然也想看看,人體內是不是有一些特別掌管老化、退化的基因?如果把那些基因的功能關掉,是不是也是一個讓我們「青春不老」的方法?

2015 年瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家就發現了一個參與生理老化的基因—— bcat-1(branched-chain amino acid transferase-1),也就是支鏈胺基酸轉移基因。他們試著減少線蟲(Caenorhabditis elegansbcat-1 基因的表現,發現可以有效延長線蟲的壽命。而且不只是線蟲,目前研究結果顯示在斑馬魚以及小白鼠身上都成功有效。這個研究發表在 Nature Communications 期刊中。

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線蟲。

然而這個基因又是怎麼被發現的呢?

研究者針對線蟲、斑馬魚和小白鼠這三種不同生物體的基因組表現亮進行搜尋,利用生物資訊的分析方法,找出共同擁有並且與老化過程相關的關鍵基因。

他們檢測了動物細胞中訊息 RNA(mRNA)的表現量來衡量基因的活動程度,當一種基因含有許多的 mRNA,則表示其十分的活躍,而反之則代表該基因的活性較低。而透過阻斷相關基因的 mRNA(也就是阻斷相關基因的運作),研究者們發現阻斷了十幾個相關基因,則可以使線蟲的生命延長 5%。

其中,特定的 bcat-1 基因對於動物壽命有極大的影響,那麼到底 bcat-1 是怎麼運作的呢?bcat-1 基因會先轉錄成mRNA,進而在產生 bcat-1 酶(支鏈胺基酸轉移酶),它會導致 BCAA 分解,並影響到肌肉增長與脂肪燃燒等等。

在實驗中阻斷 bcat-1 基因時,會使支鏈胺基酸在組織中堆積,從而引起分子信號間的串連,進而延長線蟲壽命(多達 25% 的壽命),並保持健康。

然而,bcat-1 並不是科學家們發現的第一個與長壽相關的基因,而還有哪些其他長壽基因呢?請繼續看下篇

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DNArails

一群基因駭客,將基因定序後的資訊加以解析,提供研究人員與醫生更精闢的見解,希望能夠藉由這些「基因x大數據分析」的成果,為人類的健康與壽命盡一份心力!