極端長(zhǎng)壽蛋白(ELLPs)顯微鏡照片,，亮綠色為大鼠腦細(xì)胞內(nèi)核的外部,，藍(lán)色為核內(nèi)的DNA,。（圖：索爾克生物研究院）
細(xì)胞衰老是生物學(xué)上一個(gè)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(zhǎng)壽蛋白的胞內(nèi)關(guān)鍵機(jī)器,。他們的研究顯示這類蛋白在整個(gè)生命周期中從未被置換過,。并報(bào)告稱他們發(fā)現(xiàn)腦細(xì)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(xiàng)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(zhǎng)壽蛋白（ELLPs）,，它們具有十分長(zhǎng)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(zhǎng)的壽命,。ELLPs 在神經(jīng)元內(nèi)核表面形成轉(zhuǎn)運(yùn)通道以及組成選擇性調(diào)控物質(zhì)進(jìn)出的入口。如果沒有損耗,，長(zhǎng)壽確實(shí)是這種蛋白的優(yōu)勢(shì),。與機(jī)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(huì)被置換,。
索爾克研究院分子細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教授Martin Hetzer領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他說：“對(duì)ELLPs的破壞會(huì)降低轉(zhuǎn)運(yùn)通道防御毒素進(jìn)入胞內(nèi)核的能力,。這些毒素能改變細(xì)胞DNA和基因活性,，最終引起細(xì)胞衰老。”
Hetzer的研究團(tuán)隊(duì)是世界上唯一的研究衰老過程中轉(zhuǎn)運(yùn)通道（稱為核孔復(fù)合物,，NPC）功能的實(shí)驗(yàn)室,，受到埃里森醫(yī)學(xué)基金會(huì)和格倫基金會(huì)的醫(yī)學(xué)研究資助,。
先前的研究已經(jīng)揭示，基因表達(dá)的改變會(huì)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(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)可謂是一次轉(zhuǎn)機(jī)：哺乳動(dòng)物的NPCs有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，使得破壞DNA結(jié)構(gòu)的毒素可進(jìn)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(xì)胞的內(nèi)穩(wěn)態(tài)的退化,。最近一些實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn),，蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的破壞與細(xì)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(zhǎng)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(xì)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(bǔ)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(jī)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(dá)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
