细胞压力和AMPK将二甲双胍和跳跃基因与人类生命的产生联系起来

转座因子(te)的活性在很大程度上促进了人类基因组的进化,这些转座因子也被称为“跳跃基因”。顾名思义,te是能够从基因组的一个位置移动或转位到另一个位置的DNA序列,最早由诺贝尔奖获得者芭芭拉·麦克林托克描述。有趣的是,McClintock还指出,“基因组休克”或应激可能诱导TEs的动员。几种不同的应激源(如饥饿、热应激等)与细胞内活性氧(ROS)和钙(Ca2 +)和细胞应激已被证明可诱导几种模式生物的TE动员在体外(如酵母、苍蝇和老鼠细胞)。ROS还能诱导人神经母细胞瘤细胞中TEs的动员。此外,有证据表明,生活在压力环境中的生物,如位于以色列的“进化峡谷”的“非洲”南坡(与“欧洲”北坡相比,经历了更高水平的太阳辐射、干旱和温度),与压力较小的环境相比,可能会经历更强的TE激活和动员。其他压力环境也可能促进TE的动员,从而促进生物进化,包括加拉帕戈斯群岛和夏威夷群岛(都是火山岛)。引人注目的是,地球上最古老的非克隆生物之一,大盆地britlecone Pine (Pinus Longaeva, > 5000年),在恶劣的环境中茁壮成长,包括紫外线辐射水平升高,营养剥夺的土壤和恶劣的温度,这表明细胞应激不仅可以通过TE动员促进基因组进化和物种形成,还可以延长寿命。

图1所示。原始上传者是德国维基百科上的GoldenBear [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)或CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)],通过维基共享资源。

此外,由ROS和/或Ca的增加介导的细胞应激的诱导2 +等可能通过AMPK激活将TE的动员、寿命、物种形成和人类基因组进化与人类生命的创造联系起来。AMPK是一种进化上保守的激酶,几乎存在于所有真核生物中。AMPK被广泛的细胞应激源(如温度变化,饥饿,辐射,运动等)以及细胞内ROS, Ca的增加激活2 +和/或AMP(ADP)/ATP比率增加(能量不足的指标)。AMPK也被许多植物和细菌衍生的化合物激活,这些化合物已经在人类细胞、动物模型和人类中证明了广泛的治疗作用(例如二甲双胍、白藜芦醇、丁酸盐、离子霉素等)。事实上,被称为L1的TE在人类卵母细胞、人类精子和人类神经祖细胞中是活跃的,能够动员。AMPK存在于卵母细胞和增加ROS或Ca的应激诱导化合物中2 +水平(如甲萘醌)以ampk依赖性的方式促进卵母细胞成熟。L1缺失也抑制卵母细胞成熟。卵母细胞成熟先于卵母细胞成熟,是有效激活卵母细胞的关键。卵母细胞的激活对于所有人类生命的创造是不可或缺的。今天活着的每一个人和曾经活过的每一个人,他们的存在都是从一个被激活的卵母细胞开始的。人类卵母细胞可以被几种激活AMPK的应激诱导化合物激活,包括A23187、乙醇和离子霉素。碘霉素,广泛应用于在体外受精程序产生正常、健康的儿童,是一种由某些细菌菌株产生的抗生素属链霉菌属。细胞应激和活性氧和钙的增加2 +也被证明会增加抗生素的产量链霉菌属表明细胞应激的有益效应跨越了物种边界。

AMPK也被发现位于人类精子的顶体(头部区域),ROS和离子霉素可诱导人类精子的顶体反应。顶体反应涉及酶的释放,这些酶对促进精子穿透和受精卵母细胞至关重要。有趣的是,ROS和Ca的增加2 +也促进海马长期增强(LTP,被认为是与学习和记忆相关的细胞),AMPK的激活已被证明是长期记忆形成所必需的,因为AMPK的抑制显著抑制了海马LTP在体外以及长期记忆的形成在活的有机体内。AMPK激活剂二甲双胍增强神经发生(即新神经元的产生)和空间记忆的形成。ROS诱导人神经母细胞瘤细胞L1迁移,抑制L1迁移会损害长期记忆的形成在活的有机体内进一步证明了细胞应激诱导的AMPK激活促进了有益TE的激活和动员。同样,应激诱导的AMPK和TE激活在胎盘发育中发挥关键作用,如ROS和Ca2 +促进滋养细胞分化和syncytin-1的表达,syncytin-1是一种来自TE的蛋白质,是形成合胞滋养细胞所必需的(促进母亲和胎儿之间的营养和气体交换)。合胞素-1也存在于人类精子中,合胞素-1的受体ASCT2在卵母细胞成熟过程中被发现并增加。此外,AMPK敲低抑制滋养细胞分化,AMPK激活化合物促进滋养细胞分化,并且在3中检测到L1 mRNA水平升高理查德·道金斯妊娠期人类胎盘。最后,具有里程碑意义的人类基因组初始测序显示,端粒酶(端粒维持的关键)和RAG1(促进DNA切割和转位)都来自TEs。二甲双胍最近被证明在人类细胞中以依赖AMPK的方式激活端粒酶,二甲双胍通过AMPK激活RAG1,为我们的新假设提供了令人信服的证据,即细胞应激和AMPK激活将“跳跃基因”与人类基因组进化和所有人类生命的创造联系起来。

Jahahreeh芬利
Finley BioSciences, Houston, TX 77042-4539, USA

出版

转座因子、胎盘发育和卵母细胞活化:细胞应激和AMPK将跳跃基因与人类生命的产生联系起来。
芬利J
医学假说。2018年9月
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