十多年的研究表明,核仁——真核细胞核中最大的结构,在衰老过程中起着关键作用。现在,一项新的研究表明,核仁的大小可以影响其功能,并且它并不均匀生长,而是在生命的大部分时间里保持较小的尺寸,直到最后迅速扩大。研究人员将这种行为视为一种“死亡时钟”,并希望未来对人类干细胞中核仁行为的研究能够创造出延长细胞寿命的方法。
“衰老是这些疾病的最大风险因素,”威尔康奈尔医学院的研究合著者Jessica Tyler在一份新闻声明中表示,“与其分别治疗每种疾病,更好的方法是开发一种疗法或补充剂,通过防止导致疾病的潜在分子缺陷来推迟疾病的发作。”
核仁由DNA和RNA蛋白质组成,是真核细胞核中最大的结构,负责容纳核糖体DNA(rDNA)。由于rDNA编码核糖体的RNA部分,核仁至关重要。但其重复作用也使其成为细胞中最脆弱的结构之一,损伤甚至可能导致细胞死亡。幸运的是,当生物体年轻时,核仁相对较小。一项新研究(由纽约威尔康奈尔医学院的科学家进行并在《自然衰老》期刊上发表)表明,核仁的大小可以影响生物体的整体健康。
换句话说,保持健康意味着保持小。为了测试这一理论,Tyler及其博士后研究员Ignacio Gutierrez分析了酵母的核仁,因为酵母的内部机制与人类细胞非常相似。他们人为地将rDNA固定在核膜上,以控制rDNA是否锚定。这种固定技术足以保持核仁的小尺寸,并延迟衰老,类似于热量限制等其他技术的效果,热量限制已被证明可以减缓健康成年人的生物衰老。
“凝聚物的整个目的是分离生物反应以帮助它们高效工作,但现在当有其他蛋白质进入核仁时,会导致基因组不稳定,从而触发寿命的终结,”Tyler在新闻声明中说道。这就是为什么热量限制(保持核仁较小)是一种有效的抗衰老方法。但要弄清楚为什么会发生这种情况一直很困难——直到现在。
“我们系统的优点是我们可以从所有其他抗衰老策略的影响中分离出核仁的大小,”Gutierrez在新闻声明中说道。然而,一旦Tyler和Gutierrez分析了酵母核仁的行为,他们发现其生长并不是均匀的。相反,该结构在细胞生命中的大部分时间里保持较小的尺寸,然后在死亡前迅速扩大。“当我们看到它的大小并不是线性增加时,我们知道一些真正重要的事情正在发生。”
研究人员将这种行为描述为一种“死亡时钟”——一旦达到某个大小阈值,细胞平均只能再存活五次分裂后就会死亡。当然,酵母并不是人类细胞的完美1:1模型,因此下一步是在人类干细胞中测试这个“死亡时钟”。因为干细胞具有多能性(可以分化为各种细胞),了解如何使它们持续更长时间可能会对对抗衰老产生深远影响。这项研究恰逢其时——一些专家认为,针对衰老的研究可能比对抗疾病对延长人类寿命和健康寿命产生更大的影响,因为疾病往往是衰老不良效应的结果。
事实证明,衰老研究中的下一个重大突破可能是非常微小的。事实上,越小越好。
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