Science發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)衰老的通道
日期:2015-03-20 08:53:07
來自加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)對(duì)于衰老至關(guān)重要的分子信號(hào)通路,并證實(shí)操控這一過程可以幫助讓老化的血液變得像新鮮血液一樣。
線粒體中錯(cuò)誤蛋白質(zhì)折疊可引起損傷,研究人員發(fā)現(xiàn)造血干細(xì)胞修復(fù)這種損傷的能力對(duì)于它們的生存和再生能力至關(guān)重要。
發(fā)表在3月20日《科學(xué)》(Science)雜志上的這一研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于逆轉(zhuǎn)衰老跡象的相關(guān)研究將產(chǎn)生重要的影響。人們認(rèn)為衰老過程是由于增高的細(xì)胞應(yīng)激和損傷引起。
論文的資深作者、營(yíng)養(yǎng)科學(xué)和毒理學(xué)系助理教授Danica Chen說:“當(dāng)細(xì)胞無法應(yīng)對(duì)壓力時(shí)最終會(huì)死亡。我們發(fā)現(xiàn)降低小鼠造血干細(xì)胞中線粒體的活性,我們能夠提高它們處理壓力的能力并讓老化的血液恢復(fù)青春活力。這證實(shí)了這一信號(hào)通路在衰老過程中起重要作用。”
線粒體中有著大量的蛋白質(zhì),它們必須正確折疊才能正常發(fā)揮功能。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)折疊出錯(cuò)時(shí),線粒體的未折疊蛋白反應(yīng)(UPRmt)會(huì)發(fā)揮作用促進(jìn)生成一些特異的蛋白來修復(fù)或是清除錯(cuò)誤折疊蛋白。
Chen的實(shí)驗(yàn)室在研究一類稱作為sirtuins的蛋白時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了UPRmt在造血干細(xì)胞衰老中起重要作用。人們已日益認(rèn)識(shí)到sirtuins是一種抗壓調(diào)控因子。
研究人員注意到,一種特殊sirtuin——SIRT7水平升高可以幫助細(xì)胞應(yīng)對(duì)線粒體中錯(cuò)誤折疊蛋白帶來的壓力。值得注意的是,SIRT7的水平會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而下降。
一直以來很少有人對(duì)UPRmt信號(hào)通路開展研究,一些線蟲研究表明當(dāng)爆發(fā)線粒體生長(zhǎng)時(shí)它的活性會(huì)增高。
Chen指出,成體干細(xì)胞通常處于一種靜息、備用模式,少有線粒體活性。只有當(dāng)需要它們來補(bǔ)充組織時(shí)才會(huì)被激活,此時(shí)線粒體的活性增高,干細(xì)胞發(fā)生增殖和分化。當(dāng)出現(xiàn)蛋白質(zhì)折疊問題時(shí)這種快速的生長(zhǎng)可造成更大的損傷。
Chen說:“我們從老年小鼠處分離出了造血干細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們提高SIRT7的水平時(shí),我們能夠減少線粒體蛋白質(zhì)折疊應(yīng)激。隨后我們將這些造血干細(xì)胞移植回小鼠體內(nèi),SIRT7提高了造血細(xì)胞的再生能力。”
新研究發(fā)現(xiàn),SIRT7缺陷的造血干細(xì)胞增殖更快。這種加速的生長(zhǎng)是由于蛋白質(zhì)生成以及線粒體活性增加所致,放慢速度似乎是一個(gè)關(guān)鍵的步驟,其給予了細(xì)胞時(shí)間從壓力中恢復(fù)過來。Chen將這比喻為高速公路上的一起車禍或是汽車陷入交通堵塞之中。
她說:“你可以通過移除所有堵塞的汽車來處理這種擁堵,但你也可以阻止更多的汽車進(jìn)入到這條高速公路。當(dāng)存在線粒體蛋白質(zhì)折疊問題時(shí),線粒體會(huì)發(fā)生交通堵塞。如果你能夠阻止更多的蛋白質(zhì)生成或加入線粒體,你就可以幫助減輕這種擁堵。”
在這項(xiàng)研究之前,人們并不清楚壓力信號(hào)是如何調(diào)控干細(xì)胞從靜息模式來回轉(zhuǎn)換的,以及在衰老過程中與組織再生之間的關(guān)系。
“發(fā)現(xiàn)這一線粒體信號(hào)通路在造血干細(xì)胞中的作用,為我們控制衰老過程提供了一個(gè)新靶標(biāo),”Chen說。