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超长寿命蛋白质的发现可能为细胞衰老和神经退行性疾病的研究提供线索

2019-01-13 19:59:30 • 来源：

生物学中最大的谜团之一是细胞为什么会老化。现在，索尔克生物研究所的科学家们报告说，他们发现脑细胞的一个组成部分存在弱点，这可能解释了大脑衰老过程是如何发生的。

超长寿命蛋白质的发现可能为细胞衰老和神经退行性疾病的研究提供线索

科学家们发现，存在于神经元核表面的一种被称为“超长寿命蛋白质”(ELLPs)的蛋白质具有非常长的寿命。虽然大多数蛋白质的寿命总计只有两天或更短，但是Salk蛋白质的寿命却很短研究所的研究人员在老鼠的大脑中发现了同样古老的细胞这一发现发表在《科学》杂志上

索尔克的科学家是第一个发现细胞内重要的机器，其组成部分包括这个时代的蛋白质。他们的研究结果表明，这种蛋白质可以持续整个生命周期，不会被取代。

细胞组成细胞核表面的运输通道;控制进出物料的门。如果不是因为这些蛋白质随时间的磨损，它们的长寿命可能是一个优势。与体内其他蛋白质不同的是，当细胞发生异常的化学修饰和其他损伤时，它们不会被取代。

Salk的分子和细胞生物学实验室的教授Martin Hetzer领导了这项研究，他说，细胞上皮细胞的损伤削弱了由这些蛋白质组成的三维运输通道保护细胞核免受毒素侵害的能力。这些毒素可能会改变细胞的DNA，从而改变基因的活性，导致细胞老化。

由埃里森医学基金会(Ellison Medical Foundation)和格伦医学研究基金会(Glenn Foundation for Medical Research)资助，赫策的研究小组是世界上唯一一个研究这些被称为核孔复合体(nuclear pore complex, NPC)的运输通道在衰老过程中所起作用的实验室。

先前的研究表明，基因表达的改变是衰老过程的基础。但是，直到赫泽实验室发现哺乳动物的“npc”有一个阿喀琉斯之踵(Achilles heel)，可以让破坏dna的毒素进入细胞核，科学界才对这些基因突变是如何发生的有了确凿的线索。

赫茨说:“衰老的基本特征是心脏和大脑等各种器官的功能能力全面下降。”“这种下降是由于这些器官的组成细胞内的稳态或内部稳定性恶化造成的。最近几个实验室的研究发现，蛋白质稳态的破坏与细胞功能下降有关。

Hetzer和他的团队今天报告的结果表明，随着时间的推移，受损的细胞可能会导致神经元功能下降。

Hetzer说:“大多数细胞，而不是神经元，通过蛋白质的循环过程来对抗蛋白质成分的功能退化，在这个过程中，蛋白质中潜在的受损部分被新的功能副本所取代。”

他补充说:“我们的研究结果还表明，核孔的退化可能是一种普遍的老化机制，导致与年龄相关的核功能缺陷，比如丧失年轻的基因表达程序。”

这些发现可能有助于理解衰老和阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的分子起源。

在之前的研究中，Hetzer和他的团队在老龄小鼠和大鼠的神经元核中发现了大的纤维，他们将其起源追溯到细胞质。这种细丝与包括帕金森病在内的各种神经系统疾病有关。这种错位的分子究竟是这种疾病的起因还是结果，目前还没有定论。

在之前的研究中，Hetzer和他的团队记录了健康衰老大鼠神经元中NPCs功能的年龄依赖性下降，这是人类生物学的实验室模型。

赫策的团队包括索尔克研究所的同事，以及斯克里普斯研究所化学生理学教授约翰·耶茨三世。这项研究的第一作者是布兰登h富山(Brandon H. Toyama)和杰弗里n萨瓦斯(Jeffrey N. Savas)，前者是赫策尔实验室的博士后研究员，后者是耶茨实验室的博士后研究员。

三年前，赫泽决定调查NPC是否在衰老和某些神经退行性疾病的发生中起着启动或促进作用，科学界的一些成员警告他说，这样的研究过于大胆，进行起来既困难又昂贵。但赫策不顾这些警告，毅然决然。他补充说，如果没有基金会的资助，这项研究就不会取得进展，其研究结果也不会发表在主要期刊上。

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