Nature Comm:这种蛋白质延长酵母寿命

时间: 2017-09-07 15:01:55浏览(226)评论(1)点赞(1)收藏(1)

              日期:  2017年9月6日

       文章来源:  University of Basel

研究论文简讯:   了解和控制老龄化是许多科学家的愿望。研究人员现在发现,Gcn4蛋白可以降低蛋白质的合成并延长酵母细胞的寿命。了解个体基因如何影响寿命,开辟了新的方法来控制衰老过程和老化相关疾病的发生。

图片来源:University of Basel/SNI/Nano Imaging Lab

全文如下:

了解和控制老龄化是许多科学家的愿望。巴塞尔大学Biozentrum研究人员现已发现, Gcn4蛋白可以降低蛋白质的合成并延长酵母细胞的寿命。了解个体基因如何影响寿命,这开辟了控制衰老过程和老化相关疾病发生的新方法。这项研究的结果最近已在Nature Communications发表。

大约一百年来,人们已经知道限制营养和适当应激可以显着延长寿命。在巴塞尔大学Biozentrum的Mihaela Zavolan教授和Anne Spang教授领导的研究人员发现了转录因子Gcn4(调节许多基因表达的蛋白质)如何延长了面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)的寿命。在各种应激情况下,细胞会刺激Gcn4的产生,导致新蛋白质的生物合成减少,酵母寿命延长。

转录因子抑制蛋白质合成

人们早已知道,蛋白质合成(也称为翻译)在老化中起重要作用。抑制蛋白质合成,例如通过减少营养摄入,可以对诸如酵母、苍蝇、蠕虫或鱼等多种生物体的预期寿命产生积极影响。减少核糖体(细胞的蛋白质工厂)也可以显着延长酵母细胞的寿命。

这些细胞应激的共同之处在于它们激活Gcn4的产生。然而,这种蛋白质如何促进寿命仍然不清楚。

在他们的研究中,与Zavolan合作的团队将酵母细胞暴露于不同的应激条件,测量其寿命,蛋白质合成率和Gcn4表达。“我们观察到,Gcn4蛋白的水平与酵母细胞的寿命呈正相关,”计算与系统生物学教授Mihaela Zavolan说。

“然而,我们想了解其中的原因。现在我们首次显示,Gcn4的基因转录抑制(对于细胞蛋白质合成重要),这似乎解释了其寿命延长效应。由于翻译机制的限制,新型蛋白质的能量密集型生产总体上受阻。从酵母细胞的角度来看,这是一个优点:这使它们比平常寿命延长约40%。

转录因子在许多生物体中高度保守

转录因子Gcn4在超过50种不同的生物体(包括哺乳动物)中是保守的,并且它也可能在这些生物体的老化中起重要作用。

Zavolan的小组现在将调查哺乳动物同系物是否类似地减缓衰老,并通过调节蛋白质合成基因以响应营养和应激来延长寿命。


深入阅读:

在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,大型核糖体亚基蛋白编码基因的缺失以Gcn4依赖性的方式延长其复制寿命。然而, 人们尚不知晓Gcn4(一种关键的氨基酸生物合成基因的转录激活剂)如何增加寿命。在这里我们显示Gcn4是蛋白质合成的阻遏物。通过分析各种酵母菌株的mRNA和蛋白质丰度,核糖体占有率和蛋白质合成率,我们证明Gcn4足以减少蛋白质合成并增加酵母的寿命。染色质免疫沉淀显示Gcn4不仅结合被激活的基因,而且也结合一些编码核糖体蛋白的基因(被Gcn4过度表达抑制)。抑制基因的启动子含有Rap1结合基序。我们的数据表明,Gcn4是多重扰动下蛋白质合成的中心调节因子,包括核糖体蛋白基因缺失,卡路里限制和雷帕霉素治疗,并为其在长寿和应激反应中的作用提供了解释。


参考文献:

  1. Nitish Mittal, Joao C. Guimaraes, Thomas Gross, Alexander Schmidt, Arnau Vina-Vilaseca, Danny D. Nedialkova, Florian Aeschimann, Sebastian A. Leidel, Anne Spang, Mihaela Zavolan. The Gcn4 transcription factor reduces protein synthesis capacity and extends yeast lifespanNature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-00539-y


编译:高嘉强




  • 点赞

评论原文:

评论原文X

关注
工作: