转基因果蝇和未转基因果蝇的实验研究人员说

研究人员说，他们补充了一种叫做CaMKII的蛋白质可以提高幼小动物的力量、耐力、肌肉健康和体能的证据。然而，他们对小鼠和果蝇的实验发现， CaMKII基因也有助于一种进化权衡：增加对年龄相关疾病、虚弱和死亡的易感性。

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研究人员说，这项发表在《自然通讯》(NatureCommunications)杂志上的研究表明，靶向CaMKII的未来疗法可以延缓老年疾病。
这项研究的负责人表示，使年轻人跑得更快、对“战斗或逃跑”反应做出有力反应的基因的进化保护是有道理的:它帮助他们捕捉猎物或躲避捕食者，从而确保他们的繁殖成功。然而，当动物长大后，其中一些基因需要付出高昂的代价。这项新的研究表明，通过添加氧气引起的化学反应(被称为氧化)打开CaMKII ，可以增强幼小动物的这些生存反应。然而，氧化应激随着年龄的增长而增加，导致CaMKII的过度激活。约翰霍普金斯大学医学院医学教授和医学系主任MarkAnderson博士说， CaMKII活性的提高长期以来一直与心力衰竭、心房颤动、癌症、肺和神经退行性疾病中的组织损伤有关。
为了进一步探索氧化应激及其与衰老和健康的联系，安德森和他的研究小组对老鼠进行了基因工程，使它们的CaMKII能够抵抗氧化。然后，他们使用老鼠大小的跑步机来比较有和没有CaMKII氧化的老鼠的运动表现。
他们发现，与具有抗氧化CaMKII的老鼠相比，具有氧化CaMKII的老鼠平均能够跑得更远约150米，每分钟大约快5米。
当研究人员对老鼠的肌肉组织进行活组织检查，并寻找与肌肉生长、运动恢复、改善血液流动和免疫细胞激活(这些因子可提高身体耐力)有关的其他基因时，他们发现这些基因只在具有氧化性CaMKII的老鼠中被激活。
一步的实验表明，老鼠肌肉组织中的CaMKII活性增加了与炎症、糖尿病、心脏扩大、癫痫和肥胖相关的细胞通路的表达。
约翰斯·霍普金斯大学医学院的联合领导和医学助理教授QinchuanWang博士说，这些实验进一步证明，衰老疾病是我们基因构成中的自然权衡。“但他们给了我们一些希望，或许可以以这种基因结构为目标，对抗与年龄有关的疾病。”
约翰霍普金斯医学院的研究小组还对转基因果蝇进行了实验，以观察可氧化的CaMKII是否会在无脊椎动物中产生类似的性能和健康影响，无脊椎动物本身并没有对氧化敏感的CaMKII蛋白。
研究人员使用CRISPR的基因切割和插入工具，将氧化位点添加到果蝇DNA中的CaMKII基因中。
在一项实验中，这些果蝇被放置在玻璃管中，并被允许爬到管的顶部。研究人员发现，携带可氧化CaMKII基因的果蝇比携带抗氧化CaMKII基因的果蝇爬得更高，每秒快5毫米。结果表明，生理水平的氧化应激可以通过氧化和激活CaMKII来提高物理性能。
当研究人员给果蝇喂食抗氧化食物，以消除转基因CaMKII对氧化应激的影响时，转基因果蝇和未转基因果蝇在攀爬测试中的表现相似。
在另一项实验中，研究人员给果蝇喂食含有除草剂百草枯的食物，这就给果蝇提供了过量的氧化剂，这些氧化剂只能激活转基因果蝇的CaMKII ，而非未转基因果蝇。他们发现，携带抗氧化剂CaMKII基因的果蝇的攀爬性能不受百草枯饮食的影响，这是预期的，因为没有蛋白质可以激活。
相比之下，在这样的氧化应激下，携带可氧化CaMKII的转基因果蝇的攀爬性能显著下降:他们比吃正常食物的同伴几乎每秒慢10毫米，这表明过度的氧化应激通过氧化和激活CaMKII导致身体下降。