Cell封面文章:解析“長壽”蛋白質(zhì)組
日期:2013-09-05 09:35:44
蛋白質(zhì)是細胞中的主角,它們負責執(zhí)行編碼在我們基因中的信息指定的職責。大多數(shù)的蛋白質(zhì)只能存在兩天或是更短的時間,以確保新的功能副本能夠取代不可避免的化學修飾損傷的那些蛋白。
由Salk生物研究所和斯克里普斯研究所(TSRI)的研究人員領導的一個研究小組,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)大腦中的一個小蛋白質(zhì)亞群能夠存在更長的時間,有的甚至可以存在超過一年而不被取代。這些長壽的蛋白質(zhì)壽命比標準蛋白質(zhì)明顯要長,鑒別它們有可能對于了解衰老的分子基礎具有重要意義。這項新研究發(fā)布在8月29日的《細胞》(Cell)雜志上。
研究的資深作者、Salk生物研究所分子與細胞生物學實驗室Martin Hetzer教授說:“蛋白質(zhì)的壽命可能是影響細胞衰老的一個重要因素。鑒別出所有的長壽蛋白質(zhì),使得我們將研究的焦點放在了這些特異的蛋白質(zhì)上,它們有可能是老化蛋白質(zhì)組中最薄弱的環(huán)節(jié)。”本研究是第一次全面無偏倚鑒別這一長壽蛋白質(zhì)組。
在去年發(fā)表于《科學》(Science)雜志上的一項研究中,Hetzer和他的同事們在細胞核中發(fā)現(xiàn)了一些長壽的蛋白質(zhì)。新研究在Science論文研究發(fā)現(xiàn)上再往前邁進一步,廣泛系統(tǒng)地鑒別了大鼠大腦中的長壽蛋白質(zhì)。科學家們發(fā)現(xiàn)這些長壽蛋白質(zhì)中有一些與基因表達、神經(jīng)細胞通訊和酶催化過程有關,此外還包括核孔復合體(NPC)的一些組分,NPC負責所有的細胞核交通進出。
此外,他們發(fā)現(xiàn)NPC通過交換更小的亞復合物,而非整體NPCs,經(jīng)歷了緩慢而有限的轉換(turnover),這可能幫助清除了不可避免累積的受損元件。
“這有點類似于保養(yǎng)一輛汽車,你不會更換整輛汽車,而只會更換發(fā)生故障的部件,”論文的主要作者、Hetzer實驗室博士后研究人員Brandon Toyama說。
Hetzer和同事們以往發(fā)現(xiàn),NPC退化有可能是導致年齡相關細胞核功能缺陷的一個常規(guī)衰老機制。其他的實驗室也曾將蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)與細胞功能衰退及由此導致的疾病連接到一起。這些新研究發(fā)現(xiàn)揭示這些細胞組件損傷累積風險增加,是聯(lián)系蛋白質(zhì)長期存留與細胞衰老過程的中心環(huán)節(jié)。
“既然我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些長壽蛋白,我們就可以開始探討在衰老過程中它們是如何受到影響的,以及細胞做了些什么來彌補這一不可避免的損傷,”Toyama說。
Hetzer的研究小組現(xiàn)正在鑒別與衰老和潛在信號有關的靶點來解析這一機制。“我們正開始思考如何讓蛋白質(zhì)的功能恢復年輕,”他說。
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