自然通讯:这种蛋白减缓衰老,延长寿命

时间: 2017-09-08 17:01:17浏览(298)评论(0)点赞(1)收藏(0)

“细胞时间机”可能最终使人类受益

              日期:  2017年9月6日

       文章来源:  University of California - Los Angeles

研究论文简讯:  在有可能推迟帕金森氏病、阿尔茨海默氏病、癌症、中风、心血管疾病和其他衰老疾病发病的研究中,生物学家打出连环基因拳,显着减缓了中年果蝇的衰老并改善健康。

图片来源:Nature Communications/Anil Rana

全文如下:

加州大学洛杉矶分校的生物学家已经开发出一种细胞时间机器的干预方法 - 逆转了老化钟摆。

在中年果蝇的研究中,研究人员显著改善了动物的健康状况,同时显着减缓了老化。他们认为这种技术最终可能导致延缓帕金森病、老年痴呆症、癌症、中风、心血管疾病和其他与年龄有关疾病的发生。

该方法着重于线粒体,线粒体是细胞内的小功率发生器,控制细胞的生长并确定它们何时死亡。线粒体经常随着年龄的增长而受损,随着人的年龄增长,那些受损的线粒体往往积累在大脑,肌肉等器官中。加利福尼亚大学洛杉矶分校综合生物学和生理学教授戴维·沃克(David Walker)和研究的资深作者说,当细胞不能消除受损的线粒体时,线粒体可能会变得有毒,并有助于各种与年龄有关的疾病。

在新研究中,沃克和同事发现,随着果蝇达到中年(大约两个月的寿命过了一半),他们的线粒体变大变得细长。

沃克说:“我们认为线粒体变大变得细长会损害细胞清除受损的线粒体的能力。“而我们的研究表明功能失调的线粒体随着年龄而积累,而不是被丢弃。

该研究于9月6日在Nature Communications杂志上发表,他们报道说,加州大学洛杉矶分校的科学家通过将线粒体切碎,去除了受损的线粒体,而当他们做到这一点时,果蝇变得更加活跃,更有活力,更有耐力。处理之后,雌性果蝇的寿命比其典型寿命长20%,而雄性平均寿命则延长12%。

该研究突出了称为Drp1的蛋白质在衰老中的重要性。至少在果蝇和小鼠中,Drp1的水平随着年龄的增长而下降。

为了切碎果蝇的线粒体,加州大学洛杉矶分校项目科学家和研究的主要作者拉纳增加了Drp1的水平。这使得果蝇丢弃较小的,损伤的线粒体,只留下健康的线粒体。当果蝇30天龄时,Drp1水平增加了一周。

同时,拉纳表明,果蝇的Atg1基因也起到了重要的作用,以扭转细胞衰老的时钟。他通过“关掉”这个基因来做到这一点,使果蝇的细胞无法消除受损的线粒体。这证明了Atg1在抗衰老作用上很有必要:当Drp1破坏变大的线粒体时,Atg1基因需要处理受损的细胞。

加州大学洛杉矶分校生物研究所的成员沃克说:“就像我们使中年肌肉组织恢复到年轻状态。“我们实际上延迟了与年龄相关的健康下降,七天的干预足以延长生命并增加健康。”

治疗所涉及的一个具体的健康问题是漏肠的发生,沃克的团队以前的研究发现通常发生在果蝇死亡前一周。随后在其他实验室的研究已经确定,肠道渗透性的增加是蠕虫、小鼠和猴子老化的标志。在加州大学洛杉矶分校的研究中,在给予更多Drp1后,病情延迟。

果蝇通常用于老化研究,因为它们的短寿命使科学家能够在可管理的时间段内跟踪特定治疗的效果,并且细胞水平上的许多老化特征与人类相似。此外,科学家已经确定了所有的果蝇的基因,并且知道如何切换个体基因的开关。

沃克希望有一种与他的团队开发的用于果蝇的类似技术,最终可以通过减缓衰老和延缓衰老相关疾病来帮助人类。他表示,即使在短时间内,新方法也是有效的,因为长期使用几乎任何药物都可能对人体产生有害的副作用。

沃克说,他的研究的长期目标之一是开发可以模仿Drp1的作用的药物,以延长人们的寿命,延长他所谓的人的“健康跨度”。

在实验的另一部分,也涉及中年果蝇,科学家们关闭了一种称为Mfn的蛋白(可以使线粒体融合起来变得更大),这样做也可以延长果蝇的生命,改善身体健康。

“你可以用Drp1分解线粒体,或者通过阻止Mfn的活性来阻止它们融合,”拉娜说。“两者都具有相同的效果:使线粒体更小,延长寿命。

深入阅读:

摘要

功能失调的线粒体在体内的积累与衰老有关,但是缺乏对老化过程中线粒体动力学和线粒体的深入了解。我们显示上调Drp1(一种动力蛋白相关蛋白,促进线粒体在中年裂变),延长果蝇的寿命和健康。我们发现短期诱导Drp1在中龄时足以改善果蝇的健康和延长寿命,并观察到中年果蝇的线粒体变得更加细长,这与老年果蝇肌肉中功能失调的线粒体的积累有关。在中年,促进Drp1介导的线粒体裂变,对线粒体有好处,并可改善老年果蝇的线粒体呼吸功能和蛋白质抑制。最后,我们表明,自噬在中年Drp1介导的线粒体裂变的抗衰老作用中是必需的。我们的研究结果表明,促进线粒体裂变的干预措施可能延迟哺乳动物在中年时的病理性发作和死亡。


参考文献:

Anil Rana, Matheus P. Oliveira, Andy V. Khamoui, Ricardo Aparicio, Michael Rera, Harry B. Rossiter, David W. Walker. Promoting Drp1-mediated mitochondrial fission in midlife prolongs healthy lifespan of Drosophila melanogasterNature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-00525-4


编译:高嘉强



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