生物學(xué)中最大的謎團(tuán)之一是細(xì)胞為什么會老化?，F(xiàn)在，索爾克生物研究所的科學(xué)家們報告說，他們發(fā)現(xiàn)腦細(xì)胞的一個組成部分存在弱點(diǎn)，這可能解釋了大腦衰老過程是如何發(fā)生的。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，存在于神經(jīng)元核表面的一種被稱為“超長壽命蛋白質(zhì)”(ELLPs)的蛋白質(zhì)具有非常長的壽命。雖然大多數(shù)蛋白質(zhì)的壽命總計(jì)只有兩天或更短，但是Salk蛋白質(zhì)的壽命卻很短研究所的研究人員在老鼠的大腦中發(fā)現(xiàn)了同樣古老的細(xì)胞這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上

索爾克的科學(xué)家是第一個發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)重要的機(jī)器，其組成部分包括這個時代的蛋白質(zhì)。他們的研究結(jié)果表明，這種蛋白質(zhì)可以持續(xù)整個生命周期，不會被取代。

細(xì)胞組成細(xì)胞核表面的運(yùn)輸通道;控制進(jìn)出物料的門。如果不是因?yàn)檫@些蛋白質(zhì)隨時間的磨損，它們的長壽命可能是一個優(yōu)勢。與體內(nèi)其他蛋白質(zhì)不同的是，當(dāng)細(xì)胞發(fā)生異常的化學(xué)修飾和其他損傷時，它們不會被取代。

Salk的分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教授Martin Hetzer領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他說，細(xì)胞上皮細(xì)胞的損傷削弱了由這些蛋白質(zhì)組成的三維運(yùn)輸通道保護(hù)細(xì)胞核免受毒素侵害的能力。這些毒素可能會改變細(xì)胞的DNA，從而改變基因的活性，導(dǎo)致細(xì)胞老化。

由埃里森醫(yī)學(xué)基金會(Ellison Medical Foundation)和格倫醫(yī)學(xué)研究基金會(Glenn Foundation for Medical Research)資助，赫策的研究小組是世界上唯一一個研究這些被稱為核孔復(fù)合體(nuclear pore complex, NPC)的運(yùn)輸通道在衰老過程中所起作用的實(shí)驗(yàn)室。

先前的研究表明，基因表達(dá)的改變是衰老過程的基礎(chǔ)。但是，直到赫澤實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)哺乳動物的“npc”有一個阿喀琉斯之踵(Achilles heel)，可以讓破壞dna的毒素進(jìn)入細(xì)胞核，科學(xué)界才對這些基因突變是如何發(fā)生的有了確鑿的線索。

赫茨說:“衰老的基本特征是心臟和大腦等各種器官的功能能力全面下降。”“這種下降是由于這些器官的組成細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)或內(nèi)部穩(wěn)定性惡化造成的。最近幾個實(shí)驗(yàn)室的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的破壞與細(xì)胞功能下降有關(guān)。

Hetzer和他的團(tuán)隊(duì)今天報告的結(jié)果表明，隨著時間的推移，受損的細(xì)胞可能會導(dǎo)致神經(jīng)元功能下降。

Hetzer說:“大多數(shù)細(xì)胞，而不是神經(jīng)元，通過蛋白質(zhì)的循環(huán)過程來對抗蛋白質(zhì)成分的功能退化，在這個過程中，蛋白質(zhì)中潛在的受損部分被新的功能副本所取代。”

他補(bǔ)充說:“我們的研究結(jié)果還表明，核孔的退化可能是一種普遍的老化機(jī)制，導(dǎo)致與年齡相關(guān)的核功能缺陷，比如喪失年輕的基因表達(dá)程序。”

這些發(fā)現(xiàn)可能有助于理解衰老和阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的分子起源。

在之前的研究中，Hetzer和他的團(tuán)隊(duì)在老齡小鼠和大鼠的神經(jīng)元核中發(fā)現(xiàn)了大的纖維，他們將其起源追溯到細(xì)胞質(zhì)。這種細(xì)絲與包括帕金森病在內(nèi)的各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。這種錯位的分子究竟是這種疾病的起因還是結(jié)果，目前還沒有定論。

在之前的研究中，Hetzer和他的團(tuán)隊(duì)記錄了健康衰老大鼠神經(jīng)元中NPCs功能的年齡依賴性下降，這是人類生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)室模型。

赫策的團(tuán)隊(duì)包括索爾克研究所的同事，以及斯克里普斯研究所化學(xué)生理學(xué)教授約翰·耶茨三世。這項(xiàng)研究的第一作者是布蘭登h富山(Brandon H. Toyama)和杰弗里n薩瓦斯(Jeffrey N. Savas)，前者是赫策爾實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，后者是耶茨實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。

三年前，赫澤決定調(diào)查NPC是否在衰老和某些神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生中起著啟動或促進(jìn)作用，科學(xué)界的一些成員警告他說，這樣的研究過于大膽，進(jìn)行起來既困難又昂貴。但赫策不顧這些警告，毅然決然。他補(bǔ)充說，如果沒有基金會的資助，這項(xiàng)研究就不會取得進(jìn)展，其研究結(jié)果也不會發(fā)表在主要期刊上。