細(xì)胞年輕的秘密可能在于核仁的大小

威爾·康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究人員稱，細(xì)胞保持年輕的秘訣可能在于保持核仁（細(xì)胞核內(nèi)的一種濃縮結(jié)構(gòu)）的體積小。這一發(fā)現(xiàn)在酵母中得到了證實(shí)，酵母是一種以制作面包和啤酒而聞名的模式生物，但在細(xì)胞水平上與人類驚人地相似。

這項(xiàng)研究發(fā)表在11月25日的《Nature Aging》雜志上，可能會(huì)帶來新的長(zhǎng)壽療法，延長(zhǎng)人類的壽命。它還建立了一個(gè)死亡計(jì)時(shí)器，顯示細(xì)胞在死亡之前還剩下多長(zhǎng)時(shí)間。

隨著年齡的增長(zhǎng)，人們更有可能患上癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病等健康問題。

“衰老是這些疾病的最高風(fēng)險(xiǎn)因素，”威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)教授Jessica Tyler博士說。“與其單獨(dú)治療每種疾病，更好的方法是開發(fā)一種治療方法或補(bǔ)充劑，通過預(yù)防導(dǎo)致疾病的潛在分子缺陷來延緩疾病的發(fā)作?！焙巳士赡苷莆罩€匙。

細(xì)胞核容納細(xì)胞的染色體和核仁，核糖體DNA （rDNA）被安置在核仁中。核仁分離出編碼核糖體RNA部分的rDNA，核糖體是制造蛋白質(zhì)的機(jī)器。rDNA是基因組中最脆弱的部分之一，因?yàn)樗闹貜?fù)性使得它在受損時(shí)更難以維護(hù)和修復(fù)。如果rDNA中的損傷不能準(zhǔn)確修復(fù)，就會(huì)導(dǎo)致染色體重排和細(xì)胞死亡。

從酵母菌到蠕蟲再到人類，在衰老過程中核仁會(huì)擴(kuò)大。另一方面，抗衰老策略，如限制卡路里攝入或少吃，會(huì)導(dǎo)致核仁變小。Tyler博士說：“限制熱量攝入有很多不同的作用，沒有人知道它是如何延長(zhǎng)壽命的?！?/span>

Tyler博士和該論文的**作者、博士后研究員J. Ignacio Gutierrez博士懷疑，保持核仁較小可以延緩衰老。為了驗(yàn)證這個(gè)想法，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種人工方法，將rDNA固定在酵母細(xì)胞核周圍的膜上，這樣他們就可以控制何時(shí)錨定，何時(shí)不錨定。J. Ignacio Gutierrez博士說：“我們系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于，我們可以將核仁大小與抗衰老策略的所有其他影響分離開來?！?/span>

研究人員發(fā)現(xiàn)，捆綁核仁足以使其保持緊密，而小核仁延遲衰老的程度與限制卡路里的程度大致相同。

有趣的是，在細(xì)胞衰老的整個(gè)生命周期中，核仁并沒有以相同的速度擴(kuò)張。在酵母生命的大部分時(shí)間里，它們都很小，但到了核仁大小的臨界值時(shí)，核仁突然開始快速生長(zhǎng)，膨脹到更大的尺寸。在達(dá)到這個(gè)閾值后，細(xì)胞平均只能再存活5次。

Gutierrez博士說：“當(dāng)我們看到它的大小不是線性增長(zhǎng)時(shí)，我們知道一些真正重要的事情正在發(fā)生?！蓖ㄟ^這個(gè)閾值似乎就像一個(gè)死亡計(jì)時(shí)器，記錄下細(xì)胞生命的最后時(shí)刻。

在衰老過程中，DNA會(huì)累積損傷，其中一些損傷對(duì)細(xì)胞是毀滅性的。在測(cè)試中，研究小組發(fā)現(xiàn)，大核仁的rDNA比小核仁的更不穩(wěn)定。此外，當(dāng)結(jié)構(gòu)變大時(shí)，通常被排除在核仁之外的蛋白質(zhì)和其他因子不再被排除在外。這就好像核仁變得滲漏，讓分子進(jìn)入，可以對(duì)脆弱的rDNA造成嚴(yán)重破壞。

“凝聚體的全部意義在于分離生物反應(yīng)，幫助它們更有效地工作，但現(xiàn)在當(dāng)你有其他蛋白質(zhì)進(jìn)入核仁時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，從而引發(fā)生命的終結(jié)，”Tyler博士說。這些蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的問題，比如染色體重排。

接下來，研究人員計(jì)劃研究核仁對(duì)人類干細(xì)胞衰老的影響。干細(xì)胞是特殊的，因?yàn)樗鼈冇锌赡茉谒劳鰰r(shí)取代其他類型的細(xì)胞。但最終，干細(xì)胞會(huì)停止分裂，因此研究人員希望利用從該項(xiàng)目中獲得的知識(shí)使它們持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。

Tyler博士和Gutierrez博士對(duì)生物學(xué)和衰老的不同方面如何在這個(gè)項(xiàng)目中結(jié)合在一起感到興奮，這可能會(huì)導(dǎo)致新的治療方法。Gutierrez博士說：“我很興奮，我們可以將核仁的結(jié)構(gòu)與修復(fù)過程聯(lián)系起來，以一種可以從酵母到人類保存的方式?！?/span>

本網(wǎng)站所有轉(zhuǎn)載文章系出于傳遞更多信息之目的，轉(zhuǎn)載內(nèi)容不代表本站立場(chǎng)。不希望被轉(zhuǎn)載的媒體或個(gè)人可與我們聯(lián)系，我們將立即進(jìn)行刪除處理。