裸鼴鼠是長壽又抗癌的動物,其壽命可達約37年,遠超同類體型哺乳動物(是普通小鼠10倍)。其中長壽機制涉及多種生物學過程的適應性改變,但基因組穩定性維持的機制尚不明確。DNA雙鏈斷裂是衰老主要誘因之一,而同源重組修復是關鍵的DNA修復通路。cGAS作為胞質DNA傳感器,在人類和小鼠中抑制HR修復,但在裸鼴鼠中是否也如此,尚屬未知。
關鍵科學問題是,裸鼴鼠是否通過進化改變cGAS功能,使其從HR修復的抑制因子轉變為促進因子,從而增強基因組穩定性并延緩衰老?
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來自Science同期評論文章
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來自精準醫學健康研究公眾號(有點胖)
2025年10 月,同濟大學毛志勇教授團隊在Science雜志發表題為A cGAS-mediated mechanism in naked mole-rats potentiates DNA repair and delays aging的研究論文,給出關鍵答案!cGAS 蛋白僅 4 個氨基酸改變,就讓這個蛋白從 DNA 修復抑制劑變成DNA 修復加速器,讓裸鼴鼠變得長壽。
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Fig1.現象發現:不同于人或小鼠cGAS,裸鼴鼠cGAS促進而非抑制HR修復。裸鼴鼠cGAS促進HR修復,提升RAD51招募效率,增強基因組穩定性。
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Fig2.機制解析:通過結構域替換與點突變實驗,鎖定四個關鍵氨基酸,位于C端結構域。這四個氨基酸使cGAS在DNA損傷后更長時間停留在染色質上,減少泛素化與P97介導的移除。四個關鍵氨基酸(S463, E511, Y527, T530)是cGAS功能反轉的結構基礎。
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Fig3.功能驗證:裸鼴鼠cGAS促進FANCI與RAD50相互作用,增強RAD50在染色質上的招募,從而促進HR。該機制不依賴cGAS的酶活性,且不影響其天然免疫功能。
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Fig4.生理與壽命影響:在裸鼴鼠細胞、果蠅、老年小鼠中,這四個氨基酸突變可逆轉cGAS在延緩細胞衰老、器官退化、延長壽命方面的作用(在果蠅和小鼠中驗證)。
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本研究揭示一個進化上的適應性機制:裸鼴鼠通過cGAS蛋白四個氨基酸的變異,將其從HR修復的抑制因子轉變為促進因子,從而增強基因組穩定性,延緩衰老進程。這不僅解釋裸鼴鼠長壽的分子基礎,也為靶向cGAS以延緩衰老提供潛在策略。裸鼴鼠cGAS通過四個氨基酸變異,延長其在染色質上的停留時間,促進FANCI-RAD50互作,增強HR修復,從而延緩衰老并延長壽命。
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