衰老蛋白質(zhì)組中最薄弱的環(huán)節(jié)
蛋白質(zhì)是細(xì)胞中的主要角色,執(zhí)行我們基因中編碼的信息所指定的功能。大多數(shù)蛋白質(zhì)只能存活兩天或更短的時(shí)間,以確保那些被不可避免的化學(xué)修飾破壞的蛋白質(zhì)被新的功能副本所取代。
2013年8月29日發(fā)表的一項(xiàng)新的研究在細(xì)胞,為首的一個(gè)研究小組在索爾克生物研究所和斯克里普斯研究所(TSRI)已經(jīng)確定蛋白質(zhì)的一個(gè)小子集的大腦持續(xù)更長(zhǎng),甚至一年多,沒(méi)有被取代。這些長(zhǎng)壽蛋白的壽命明顯長(zhǎng)于典型蛋白,其鑒定可能與理解衰老的分子基礎(chǔ)有關(guān)。
索爾克分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授、Jesse和Caryl Philips基金會(huì)主席Martin Hetzer說(shuō)。他與TSRI教授John Yates共同撰寫(xiě)了這項(xiàng)研究。“簡(jiǎn)單地鑒定所有長(zhǎng)壽的蛋白質(zhì)可以讓我們把研究重點(diǎn)放在這些特定的蛋白質(zhì)上,而這些蛋白質(zhì)可能是衰老蛋白質(zhì)組中最薄弱的環(huán)節(jié)。”
這項(xiàng)研究首次全面、公正地鑒定了長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)組,即在給定的環(huán)境條件下由基因組表達(dá)的一整套蛋白質(zhì)。在去年發(fā)表在《科學(xué)》(Science)雜志上的一項(xiàng)研究中,赫策和他的同事在一個(gè)亞細(xì)胞位置(即細(xì)胞核)發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。
這項(xiàng)新研究通過(guò)在大鼠大腦(人類生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)室模型)中對(duì)壽命較長(zhǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行全系統(tǒng)識(shí)別,將科學(xué)發(fā)現(xiàn)向前推進(jìn)了一步??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)包括那些參與基因表達(dá)、神經(jīng)細(xì)胞通訊和酶促過(guò)程的蛋白質(zhì),以及核孔復(fù)合體(NPC)的成員,核孔復(fù)合體負(fù)責(zé)所有進(jìn)出細(xì)胞核的交通。
此外,他們發(fā)現(xiàn)NPC通過(guò)交換較小的子復(fù)合體(而不是整個(gè)NPC)來(lái)進(jìn)行緩慢但有限的周轉(zhuǎn),這可能有助于清除不可避免的受損部件的堆積。
這項(xiàng)研究的主要作者布蘭登·富山(Brandon Toyama)是赫策爾實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員,他說(shuō):“這可以被認(rèn)為類似于保養(yǎng)一輛車,你不需要更換整輛車,只需要更換壞掉的部件。”
Hetzer和他的同事之前發(fā)現(xiàn),鼻咽癌的惡化可能是導(dǎo)致核功能老化缺陷的一種普遍老化機(jī)制。其他實(shí)驗(yàn)室則將蛋白質(zhì)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)(或稱內(nèi)部穩(wěn)定性)與細(xì)胞功能下降以及疾病聯(lián)系起來(lái)。新的發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞成分的損傷積累風(fēng)險(xiǎn)增加,將長(zhǎng)期的蛋白質(zhì)持久性與細(xì)胞老化過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。
富山說(shuō):“現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了這些長(zhǎng)壽的蛋白質(zhì),我們可以開(kāi)始研究它們?cè)谒ダ线^(guò)程中可能受到的影響,以及細(xì)胞如何彌補(bǔ)不可避免的損傷。”
Hetzer的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在識(shí)別與衰老有關(guān)的目標(biāo)和解決這一問(wèn)題的潛在途徑。他說(shuō):“我們開(kāi)始考慮如何讓這種年輕的蛋白質(zhì)恢復(fù)其功能。”
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