極端長壽蛋白(ELLPs)顯微鏡照片,，亮綠色為大鼠腦細胞內(nèi)核的外部，藍色為核內(nèi)的DNA,。（圖：索爾克生物研究院）
細胞衰老是生物學(xué)上一個難解的謎,，近日，索爾克研究院的科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)在組分中含有長壽蛋白的胞內(nèi)關(guān)鍵機器,。他們的研究顯示這類蛋白在整個生命周期中從未被置換過,。并報告稱他們發(fā)現(xiàn)腦細胞成分的一種缺陷，也許可以解釋大腦中發(fā)生衰老過程的方式,。這項發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2月3日的《科學(xué)》(Science)期刊上,。
科學(xué)家在在神經(jīng)元內(nèi)核表面發(fā)現(xiàn)了一些特定蛋白，被稱為長壽蛋白（ELLPs）,，它們具有十分長的生命周期,。大多數(shù)蛋白質(zhì)的壽命只有2天或更少,，然而研究人員發(fā)現(xiàn),，大鼠腦中ELLPs具有和生物體一樣長的壽命。ELLPs 在神經(jīng)元內(nèi)核表面形成轉(zhuǎn)運通道以及組成選擇性調(diào)控物質(zhì)進出的入口,。如果沒有損耗,，長壽確實是這種蛋白的優(yōu)勢。與機體內(nèi)的其它蛋白不同,，即便發(fā)生異常的化學(xué)修飾和其它損傷,，ELLPs也不會被置換,。
索爾克研究院分子細胞生物學(xué)實驗室的教授Martin Hetzer領(lǐng)導(dǎo)了這項研究，他說：“對ELLPs的破壞會降低轉(zhuǎn)運通道防御毒素進入胞內(nèi)核的能力,。這些毒素能改變細胞DNA和基因活性,，最終引起細胞衰老。”
Hetzer的研究團隊是世界上唯一的研究衰老過程中轉(zhuǎn)運通道（稱為核孔復(fù)合物,，NPC）功能的實驗室,，受到埃里森醫(yī)學(xué)基金會和格倫基金會的醫(yī)學(xué)研究資助。
先前的研究已經(jīng)揭示,，基因表達的改變會引發(fā)衰老過程,，然而科學(xué)界一直缺少有關(guān)這類基因發(fā)生變化的方式的有力證據(jù)，Hetzer實驗室的發(fā)現(xiàn)可謂是一次轉(zhuǎn)機：哺乳動物的NPCs有一個致命的弱點,，使得破壞DNA結(jié)構(gòu)的毒素可進入核中,。
Hetzer稱：“衰老的根本特征是心臟、大腦等器官功能的總體衰退,，這種衰退源自于這些器官中細胞的內(nèi)穩(wěn)態(tài)的退化,。最近一些實驗室研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的破壞與細胞功能的衰老存在關(guān)聯(lián),。”
Hetzer和其他研究小組成員發(fā)文稱：“神經(jīng)元功能的衰退或歸因于長期損傷而退化的ELLPs分子,。”
Hetzer稱：“通過蛋白質(zhì)更新，大多數(shù)細胞（神經(jīng)元除外）恢復(fù)因結(jié)構(gòu)破壞而衰退的功能,，一些損壞的蛋白質(zhì)被新蛋白質(zhì)拷貝置換掉,。”
他還補充道：“我們的研究表明了核孔功能的衰退或是一種通用的衰老機制，它能引起與年齡相關(guān)的核功能缺失,，例如丟失年輕基因的表達程序,。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1126/science.1217421
PMC:
PMID:
Extremely Long-Lived Nuclear Pore Proteins in the Rat Brain
Jeffrey N. Savas, Brandon H. Toyama, Tao Xu, John R. Yates, Martin W. Hetzer
To combat the functional decline of the proteome, cells use the process of protein turnover to replace potentially impaired polypeptides with new functional copies. Here, we found that extremely long-lived proteins (ELLPs) did not turn over in post-mitotic cells of the rat central nervous system. These ELLPs were associated with chromatin and the nuclear pore complex, the central transport channels that mediate all molecular trafficking in and out of the nucleus. The longevity of these proteins would be expected to expose them to potentially harmful metabolites, putting them at risk of accumulating damage over extended periods of time. Thus, it is possible that failure to maintain proper levels and functional integrity of ELLPs in nonproliferative cells might contribute to age-related deterioration in cell and tissue function
