在酵母中，改变控制衰老细胞死亡方式的基因回路可以延长寿命

　　一项新的研究报告称，设计一种合成振荡器，在导致细胞死亡的两种退化途径之间循环，可以减缓酵母细胞的衰老，使它们的寿命延长80%以上。

　　

一项新的研究报告称，设计一种合成振荡器，在导致细胞死亡的两种退化途径之间循环，可以减缓酵母细胞的衰老，使它们的寿命延长80%以上。这些发现代表了使用合成生物学重新编程细胞衰老过程的概念验证例子。考虑到潜在的衰老途径是保守的，这些发现可能有一天能够设计出促进更复杂生物体长寿的合成基因回路。细胞衰老是一个基本而复杂的生物学过程，是许多疾病的潜在驱动因素。尽管合成生物学的最新进展使基因网络的设计能够控制特定的细胞功能，但合理地设计复杂特征(如细胞寿命)的能力仍然难以捉摸。酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一种单细胞微生物，已被证明是有丝分裂细胞类型衰老的遗传模型，它的细胞衰老是由一种遗传回路控制的，该回路引导衰老细胞以两种方式中的一种死亡:要么是rDNA不稳定，要么是线粒体功能障碍。利用这一机制，周真和同事们通过操纵两个保守转录调控因子的表达来控制酵母细胞的衰老:沉默信息调控因子2 (Sir2)，它驱动核仁衰退，血红素激活蛋白4 (Hap4)，它与线粒体生物发生有关。Sir2和Hap4的表达是相互联系的，其中一个的表达会交叉抑制另一个。结果是一个自然发生和广泛保守的转录开关，驱动细胞命运的决定。Zhou等人在酵母细胞内设计了一种合成基因振荡器，重新连接这种转录开关，从而在单个细胞的两种细胞退化状态之间产生持续的振荡。通过在Sir2-HAP电路中创建一个负反馈回路，合成振荡器延缓了酵母进入两种细胞退化状态之一的承诺。Zhou等人发现含有合成基因振荡器的细胞寿命相当长——与野生型细胞相比，寿命增加了82%。在一个相关的视角中，Howard Salis更详细地讨论了这项研究。考虑到这些结果将如何为人类疗法的发展提供信息，他写道:“如果这些干预措施的共同目标是保持更健康的细胞状态，那么与年龄相关的疾病的风险和发病率将会降低。”

Engineering longevity—Design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging