长期地下生活的盲鼹鼠 DNA 结构藏着长寿秘密？研究揭示其与寿命的关联

《Biogerontology》：Structural features of DNA and their potential contribution to blind mole rat (Nannospalax xanthodon) longevity

为探究 DNA 结构与寿命的关系，研究人员对比长寿命盲鼹鼠（Nannospalax xanthodon）和短寿命大鼠（Rattus rattus）的 DNA，发现盲鼹鼠 A、Z 型 DNA 比例更高，或与长寿有关，为衰老研究提供新视角。

　　在生命科学的研究领域中，衰老一直是备受关注的热门话题。长久以来，人们不断探索着衰老的奥秘，试图解开生物体寿命长短的谜团。以往对 DNA 的研究，大多聚焦于其携带的遗传密码，然而近年来，科学家们逐渐意识到，DNA 的结构变化在癌症、遗传疾病以及基因调控等方面发挥着极为关键的作用。像从 B 型 DNA 转变为 A 型或 Z 型 DNA 这样的结构改变，会影响 DNA 的稳定性和灵活性，而这又受到 DNA 甲基化、糖构象变化等因素的影响。但目前，关于 DNA 结构与生物体寿命之间的直接联系，科学界仍知之甚少。

为了深入探究这一未知领域，来自土耳其比莱吉克谢赫埃迪巴利大学（Bilecik ?eyh Edebali University）的研究人员 Gamzenur S?nmez 和 Tuba Ya?c? Gurbanov 开展了一项极具意义的研究。他们将研究成果发表在《Biogerontology》杂志上。

研究人员采用了傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术和主成分分析（PCA）方法 。从存档的肝脏组织标本中提取长寿命的盲鼹鼠（Nannospalax xanthodon）和短寿命的大鼠（Rattus rattus）的基因组 DNA，这些标本来自预先收集且经相关机构批准使用的样本，确保了研究的合法性和样本的健康性。

研究结果

1. 主成分分析（PCA）结果：对 DNA 样本进行 PCA 分析，在真实指纹光谱区域（1485 - 650 cm?1），PC-1 坐标上盲鼹鼠和大鼠的 DNA 样本明显分离，PC-1 解释了总方差的 74%，表明两者 DNA 结构存在显著差异。在PO2?反对称伸缩带区域（1300 - 1200 cm?1）进行 PCA，样本沿 PC-1 轴有 90% 的分离，说明 DNA 主链结构的差异是两者的重要区别。
2. DNA 构象分布差异：对比分析发现，盲鼹鼠中 A 型 DNA 占总 DNA 结构的 29.82%，Z 型占 28.78%；而大鼠中 A 型仅占 14.71%，Z 型占 19.83%，尽管 B 型 DNA 在两种物种中都占主导，但大鼠的 B 型 DNA 比例（65.46%）远高于盲鼹鼠（41.40%） 。此外，盲鼹鼠的 A/B + Z 和 Z/A + B 构象指数显著高于大鼠，ROC 曲线分析显示这些指数能完美区分两种物种。
3. 糖构象差异：在糖磷酸振动模式方面，与 Z 型 DNA 相关的呋喃糖环 C-O 伸缩振动在盲鼹鼠中强度更高，表明盲鼹鼠 DNA 形成 Z 型结构的倾向更大。同时，盲鼹鼠中与非经典 DNA 螺旋相关的 N 型（C3-endo）糖环构象强度增加，S 型（C2-endo）糖环构象强度降低；大鼠则相反。
4. 碱基振动差异：对含氮嘌呤和嘧啶碱基的振动模式分析发现，盲鼹鼠在与胞嘧啶相关的振动带（如 1286 - 1285 cm?1的 C5 = C6 伸缩振动、1508 cm?1和 1524 cm?1的平面内胞嘧啶环振动模式）强度显著升高；大鼠在 1517 cm?1的胞嘧啶平面内振动带强度增强。此外，盲鼹鼠中腺苷、胸苷的反构象和鸟苷的顺构象相关振动带强度也更高。

研究结论与讨论

该研究揭示了盲鼹鼠和大鼠在 DNA 结构上存在显著差异。盲鼹鼠体内非经典的 A 型和 Z 型 DNA 构象比例更高，同时伴随着糖构象的变化，这些结构特征可能与盲鼹鼠的长寿和对地下环境的适应有关。Z 型 DNA 在转录控制和双链断裂修复中起作用，其在盲鼹鼠中的富集或许有助于维持基因组的稳定性，进而延长寿命。另外，通过对碱基振动模式的研究发现，两种物种在碱基堆积相互作用、氢键动力学等方面存在差异，这也可能影响 DNA 的结构和功能，与它们的寿命差异相关。

这项研究为理解 DNA 结构与寿命之间的关系提供了新的视角，表明 DNA 拓扑结构可能是寿命的生物分子决定因素。不过，目前还无法确定这些结构变化与寿命之间存在直接的因果关系，未来还需要进一步研究，明确这些结构特征如何与表观遗传、蛋白质稳态和代谢网络协同作用，从而调节健康衰老过程。