衰老是如何進化出來的？George C. Williams 于 1957 年提出拮抗多效理論 (antagonistic pleiotropic)作為衰老的進化解釋。多效性是一種一個基因控制多個性狀的現(xiàn)象。拮抗多效性是指一個基因調(diào)控的某些性狀有利于生命早期的適應(yīng)性，而另一些性狀則對生命晚期的適應(yīng)性有害，生命在生活史的權(quán)衡中，被迫接受晚期有害作為早期有利的必要代價，即，生命無法通過自然選擇達到完美。雖然在生理水平上拮抗多效理論已經(jīng)獲得了一定程度的支持，在基因水平上，拮抗多效理論仍然需要直接的實驗證據(jù)。

清華大學生命科學院歐光朔課題組在Proc Natl Acad Sci U S A雜志發(fā)表了題為“一個拮抗多效基因調(diào)控了生殖與壽命的權(quán)衡”（An antagonistic pleiotropic gene regulates the reproduction and longevity tradeoff）的文章，報道拮抗多效基因trl-1調(diào)控了生殖與壽命之間的權(quán)衡。

歐光朔課題組通過核糖體展示技術(shù)分析線蟲在饑餓恢復(fù)期間的蛋白翻譯組學變化，發(fā)現(xiàn)一個“隱藏”在注釋為假基因中的開放閱讀框trl-1在饑餓后喂食時顯著翻譯（圖1）。trl-1突變動物雖然增加后代的數(shù)量，卻縮短壽命，并損害由生殖缺陷誘導(dǎo)的長壽。卵黃原為胚胎發(fā)育提供必需營養(yǎng)，trl-1的缺失異常上調(diào)了卵黃原蛋白的翻譯，故而增加后代數(shù)量，而卵黃原的過度表達則降低壽命。在生化機理層面，TRL-1蛋白通過液-液相分離招募卵黃原信使RNA，抑制其翻譯。這些結(jié)果表明，trl-1作為拮抗多效基因，通過優(yōu)化下一代的營養(yǎng)產(chǎn)量來調(diào)節(jié)繁殖與壽命之間的權(quán)衡（圖2）。

論文的通訊作者是清華大學歐光朔教授，清華大學2016級已畢業(yè)博士生吳斗是該文章的第一作者。南京大學陳迪教授實驗室為本研究提供了壽命統(tǒng)計數(shù)據(jù)。本研究工作得到了清華-北大生命科學聯(lián)合中心、科技部、國家自然科學基金委等相關(guān)機構(gòu)的經(jīng)費資助。

原文鏈接：https:///10.1073/pnas.2120311119

圖1. 新的開放閱讀框trl-1在饑餓喂食后顯著翻譯