生物學(xué)上最大的謎之一就是細(xì)胞為何衰老?，F(xiàn)在,，索爾克生物研究學(xué)院的科學(xué)家報(bào)道，他們已發(fā)現(xiàn)了一個(gè)腦細(xì)胞組成元件的弱點(diǎn),，它可能可以解釋衰老過(guò)程在大腦中如何出現(xiàn)的,。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些稱為極長(zhǎng)壽蛋白（ELLPs）的蛋白有非常長(zhǎng)的壽命,，這些蛋白是在神經(jīng)元細(xì)胞核的表面上發(fā)現(xiàn)的,。
然而，許多蛋白的壽命總的來(lái)說(shuō)是兩天或更短,，索爾克生物研究學(xué)院的研究人員在大鼠大腦中鑒定出與生物一樣年紀(jì)的ELLPs,，這個(gè)發(fā)現(xiàn)被他們報(bào)道在2月3日的 Science上。
索爾克生物研究學(xué)院的科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)一種細(xì)胞內(nèi)機(jī)制,，這種機(jī)制的組成元件包括這個(gè)年紀(jì)的蛋白,。他們的結(jié)果表明，這個(gè)蛋白持續(xù)存在于整個(gè)生命周期中,，不會(huì)被代替,。
ELLPs組成細(xì)胞核表面的運(yùn)輸通道，組成控制什么物質(zhì)進(jìn)入什么出來(lái)的大門(mén),。如果不是因?yàn)檫@些蛋白質(zhì)隨著時(shí)間經(jīng)歷的磨損,，他們的長(zhǎng)壽命可是一種優(yōu)點(diǎn)。不象機(jī)體內(nèi)的其他蛋白,，ELLPs在他們?cè)馐墚惓,；瘜W(xué)修飾和其他損傷時(shí)不會(huì)被替代。
ELLPs的損傷削弱了三維運(yùn)輸通道的能力,，這個(gè)三維運(yùn)輸通道由那些保衛(wèi)細(xì)胞核不受毒素毒害的蛋白組成,，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的索爾克分子與細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授Martin Hetzer說(shuō)。這些毒素可改變細(xì)胞的DNA,，因此改變導(dǎo)致細(xì)胞衰老的基因活性,。
由醫(yī)學(xué)研究的Ellison醫(yī)學(xué)基金會(huì)與Glenn醫(yī)學(xué)基金會(huì)資助，Hetzer的研究團(tuán)隊(duì)是世界上唯一的實(shí)驗(yàn)室,，也就是正在調(diào)查在衰老過(guò)程中稱為核膜孔復(fù)合物（NPC）的運(yùn)輸通道的作用的實(shí)驗(yàn)室,。
以前的研究已揭示了衰老過(guò)程中所含的基因表達(dá)變更。但是,，直到Hetzer實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物NPC有一上致命弱點(diǎn),，這一弱點(diǎn)就是它允許DNA損傷毒素進(jìn)入細(xì)胞核，科學(xué)社區(qū)幾乎沒(méi)有關(guān)于這些基因變更如何出現(xiàn)的有力線索,。
"衰老的基本定義特性就是在諸如心臟與大腦的各種器官的功能性能力全面衰減",，Hetzer說(shuō),，"這種衰減導(dǎo)致這些器官的組成性細(xì)胞內(nèi)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)或內(nèi)部穩(wěn)定性的惡化,。幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室的最近研究已將蛋白體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的崩潰聯(lián)系到正在衰減的細(xì)胞功能,。"
"許多細(xì)胞，但不是神經(jīng)元,，通過(guò)蛋白轉(zhuǎn)換過(guò)程戰(zhàn)勝它們蛋白元件的功能性惡化,，在這個(gè)過(guò)程中蛋白中潛在的被損傷部分被新的功能性拷貝所替代"， Hetzer說(shuō),。
"我們的結(jié)果也表明,，核孔劣化可能是導(dǎo)致核功能中衰老相關(guān)缺陷的一般衰老機(jī)制，例如年輕基因表達(dá)程序的喪失",，他補(bǔ)充到,。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能證實(shí)理解衰老與諸如阿爾茨海默癥、帕金森病的神經(jīng)退行性疾病分子起源的相關(guān)性,。
在以前的研究中,，Hetzer和他的研究團(tuán)隊(duì)在年老小大鼠神經(jīng)元的細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)大量的絲，它們的起源可追溯到細(xì)胞質(zhì),。這樣的絲已被聯(lián)系到包括帕金森病的各種神經(jīng)性疾病,。這個(gè)錯(cuò)位的分子是疾病的病因還是結(jié)果還沒(méi)有被決定。
也是在以前的研究中,，Hetzer和他的研究團(tuán)隊(duì)在健康衰老大鼠神經(jīng)元中證明了NPC功能的年齡依賴性衰減,，它是人類(lèi)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室模型。
Hetzer的研究團(tuán)隊(duì)包括他索爾克生物研究學(xué)院的同事,、斯克里普斯研究院化學(xué)生理學(xué)系教授John Yates III,。
當(dāng)Hetzer三年前決定研究NPC在衰老與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病與促發(fā)中是否起作用時(shí)，一些科學(xué)社區(qū)的成員警告他,，這樣的研究太大膽了,，實(shí)施起來(lái)將很困難、很昂貴,。但是,，Hetzer還是不管他們的警告做出研究的決定。（生物谷bioon.com）
doi:10.1126/science.1217421
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PMID:
Extremely Long-Lived Nuclear Pore Proteins in the Rat Brain
J. N. Savas, B. H. Toyama, T. Xu, J. R. Yates, M. W. Hetzer
Abstract 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.
