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衰老蛋白质组中最薄弱的环节

蛋白质是细胞中的主要角色,执行我们基因中编码的信息所指定的功能。大多数蛋白质只能存活两天或更短的时间,以确保那些被不可避免的化学修饰破坏的蛋白质被新的功能副本所取代。

衰老蛋白质组中最薄弱的环节

2013年8月29日发表的一项新的研究在细胞,为首的一个研究小组在索尔克生物研究所和斯克里普斯研究所(TSRI)已经确定蛋白质的一个小子集的大脑持续更长,甚至一年多,没有被取代。这些长寿蛋白的寿命明显长于典型蛋白,其鉴定可能与理解衰老的分子基础有关。

索尔克分子和细胞生物学实验室教授、Jesse和Caryl Philips基金会主席Martin Hetzer说。他与TSRI教授John Yates共同撰写了这项研究。“简单地鉴定所有长寿的蛋白质可以让我们把研究重点放在这些特定的蛋白质上,而这些蛋白质可能是衰老蛋白质组中最薄弱的环节。”

这项研究首次全面、公正地鉴定了长寿蛋白质组,即在给定的环境条件下由基因组表达的一整套蛋白质。在去年发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究中,赫策和他的同事在一个亚细胞位置(即细胞核)发现了长寿蛋白质。

这项新研究通过在大鼠大脑(人类生物学的实验室模型)中对寿命较长的蛋白质进行全系统识别,将科学发现向前推进了一步。科学家们发现,长寿蛋白质包括那些参与基因表达、神经细胞通讯和酶促过程的蛋白质,以及核孔复合体(NPC)的成员,核孔复合体负责所有进出细胞核的交通。

此外,他们发现NPC通过交换较小的子复合体(而不是整个NPC)来进行缓慢但有限的周转,这可能有助于清除不可避免的受损部件的堆积。

这项研究的主要作者布兰登·富山(Brandon Toyama)是赫策尔实验室的博士后研究员,他说:“这可以被认为类似于保养一辆车,你不需要更换整辆车,只需要更换坏掉的部件。”

Hetzer和他的同事之前发现,鼻咽癌的恶化可能是导致核功能老化缺陷的一种普遍老化机制。其他实验室则将蛋白质的内稳态(或称内部稳定性)与细胞功能下降以及疾病联系起来。新的发现揭示了细胞成分的损伤积累风险增加,将长期的蛋白质持久性与细胞老化过程联系起来。

富山说:“现在我们已经确定了这些长寿的蛋白质,我们可以开始研究它们在衰老过程中可能受到的影响,以及细胞如何弥补不可避免的损伤。”

Hetzer的团队现在正在识别与衰老有关的目标和解决这一问题的潜在途径。他说:“我们开始考虑如何让这种年轻的蛋白质恢复其功能。”

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