在人類和其它一些以XY染色體區分性別的物種中,女性或雌性的壽命一般都比男性或雄性長。最近一份研究揭示,Y染色體內大量重複的DNA序列可能是造成壽命差別的原因之一。隨著生物體的老化,這些重複的部份容易對身體產生不利的影響。

雖然X和Y染色體都帶有一些重複的DNA序列,但是Y染色體所含有的重複序列比X染色體更多。科學家猜測大量的重複序列在生物體老化後,會產生一種Y染色體毒性效應(toxic Y effect),從而縮短男性和雄性生物體的壽命。

Y染色體毒性效應

脫氧核糖核酸(DNA)是位於人體細胞內的一種分子,其中一部份是基因,向細胞下達指令製造特定的蛋白質。其餘的部份叫做異染色質(Heterochromatin),以緊密壓縮的形式位於細胞核內,具有特定的功能:有的負責控制基因,有的負責保護染色體的完整性。這份新研究探索了當生物體老化後,Y染色體究竟怎樣出現毒副作用。

研究人員檢查了一類名為轉座子(transposable element)的DNA序列。這部份就是重複的DNA序列,當異染色質在緊湊壓縮狀態下,它們不活躍。可是當異染色質結構變松的時候,它們就會開始移動,從基因組內一個位置移動到另一個位置上去。

這份研究以果蠅作為對像進行研究。雄性果蠅的染色體內重複的基因序列是雌性的兩倍,壽命也比雌果蠅短。

研究人員發現,雄果蠅在年輕的階段,這些重複的序列緊湊地盤旋在雄果蠅細胞的內部,處於不活躍的狀態。可是隨著果蠅的老化,這些重複的序列結合得不再那麼緊密,有可能開始移動。

主要研究者加州大學伯克利分校生物學家巴特羅格(Doris Bachtrog)說,這些轉座子「把自己從基因組的特定區域切出來(導致DNA受損),並插到一個新的區域(可能導致被插入的基因失去活性)」。

這份研究認為,這就是DNA重複序列在生物體老化後可能產生毒性的原因所在。

果蠅和人類都存在大量重複DNA

以前曾有研究顯示,果蠅的重複DNA被激活與記憶力減退和DNA受損相關。這份研究證明了兩者之間確有某種關聯。

研究者表示顯然果蠅無法完全代表人類,畢竟果蠅DNA序列的重複度比人類更高,但是從這個角度來說,兩者又有著有意義的相似性。

「人類含有大量重複DNA,異染色質的變化已被確定為是人類衰老的推動因素,」巴特羅格說,「像果蠅一樣,男性壽命普遍比女性短,這表明異染色質裏面內容的不同可能是導致兩個性別壽命差異的原因之一。」

這份研究4月22日發表於《公共科學圖書館·遺傳學》(PLOS Genetics)期刊。#

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