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Science:面对压力,科学告诉你应该慢下来

加州大学伯克利分校的科学家们近日发现了一条新的,对衰老起十分关键作用的分子通路。通过对这条通路的调节,可以有助于使旧的血液再次焕然一新。

研究人员发现,细胞的能量站-线粒体中的蛋白质错误折叠往往会引起细胞损伤。血液干细胞 对这些细胞损伤的修复能力,决定了细胞的存活和再生潜能。发表在3月20日《Science》杂志上的发现聚焦于,逆转由增加的细胞应激和损害引起的衰老研究。

“最终,一个细胞由于不能应对应激而走向死亡。”营养科学及毒理学系的助理教授Danica Chen说,“我们发现降低老鼠血液干细胞中线粒体的活性,可以提高这些细胞应对应激和使衰老血液复原的能力。这再次证实了线粒体通路在衰老过程中的重要性。”

线粒体拥有大量的蛋白,这些蛋白需要正确折叠后行使其功能。当蛋白折叠错误发生时,线粒体非折叠蛋白反应,即UPRmt,将介入及促发产生一些特殊的蛋白,来修复或者是消除这些错误折叠的蛋白。

Chen的实验室在研究一类被称为sirtuins的蛋白时,偶然发现了UPRmt在血液干细胞衰老中的重要作用。Sirtuins这类蛋白正日益被认为是应激-抑制的调节子。研究人员注意到,一个特定的sirtuin蛋白SIRT7,其表达水平的上升可以帮助细胞应对,来自线粒体中错误折叠的蛋白产生的应激。值得注意的是,SIRT7的水平随着年龄而呈下降趋势。目前,关于UPRmt通路的研究还很少,但是在对蛔虫的研究中发现,当线粒体增长时,此通路的活性也有所上升。

Chen注意到,成体干细胞往往处于静息状态,线粒体活性也比较低。只有当组织需要补充的时候,线粒体才会被激活,干细胞才会增殖和分化。而如果此时蛋白折叠错误也发生了,这种快速的增长会引起更多的损害。

“我们从年老的老鼠分离出了血液干细胞,发现提高SIRT7的水平,可以降低线粒体蛋白折叠应激,接着我们将这些血液干细胞重新输回到这些老鼠,SIRT7可以促进血液干细胞再生的能力。”Chen说。

这项新的研究发现,缺乏SIRT7 的血液干细胞可以更多的增殖。蛋白产量的增加及线粒体活性的提高,引起了这种快速的增长。将此速度降下来,给细胞充分的时间从应激中恢复,看起来是十分关键的一步。Chen将此比喻为,在高速路上的汽车事故,或者是由抛锚的汽车引起的交通堵塞。"你可以通过拖走所有被阻挡的汽车来处理交通堵塞,但是你也可以阻止更多的汽车进入高速路。"Chen说,"当线粒体有了蛋白折叠的问题,相当于线粒体出现了交通阻塞。如果阻止更多的蛋白产生及进入到线粒体,就可以帮助减少阻塞。"

在这项研究之前,我们并不清楚,是哪种应激信号调节了干细胞进出静息状态的转换,这种转换又是如何与衰老时,组织的再生联系在一起的。Chen说"发现线粒体通路在干细胞中的作用,给了我们一个用来控制衰老过程的新靶点。"

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