科学家发现操纵优化细胞衰老途径揭示细胞衰老的关键机制

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2020-07-23 13:34:56 中国生物技术网

原标题：《科学》揭开衰老之谜背后的关键机制：两条不同的途径！

北京时间7月17日，发表在《Science》上的一项新研究中，来自美国加州大学圣地亚哥分校的科学家团队揭开了衰老之谜背后的关键机制：他们分离出细胞在衰老过程中的两种不同途径，并设计了一种新方法——通过基因编程来延长细胞寿命。

人类寿命是由单个细胞的老化所决定的。为了解不同的细胞是否以相同的速度和原因老化，研究人员研究了酿酒酵母。这是一种研究衰老机制的可操作模型，也适用于皮肤和干细胞的衰老途径。

图片来源：Science

我们知道，许多损伤因素，包括染色质不稳定、线粒体功能障碍和活性氧都有助于细胞衰老。在每一个单细胞中，这些因素是如何结合在一起推动衰老过程的还是个迷。

科学家们发现，具有相同遗传物质、处于相同环境中的细胞会以截然不同的方式衰老。它们的命运会通过不同的分子和细胞轨迹展开。

利用微流控技术与延时显微镜相结合，再加上计算机建模和其他技术，该研究团队发现发现基因野生型细胞在衰老过程中表现出两种表型变化。他们分别命名为“模式1”和“模式2”老化。

核仁和线粒体结构的异常变化是许多生物体衰老的标志，表明与年龄相关的器官功能障碍。

核仁组成成分包括rRNA、rDNA和核糖核蛋白。核仁是rRNA基因存储、rRNA合成加工以及核糖体亚单位的装配场所。

具体而言，由长寿基因编码的保守赖氨酸脱乙酰化酶（Sir2）通过介导rDNA沉默来维持rDNA的稳定性。为了追踪rDNA的沉默，研究人员使用了一个绿色荧光蛋白(GFP)的报告基因插入rDNA上转录间隔区(rDNA-GFP)。沉默会抑制报告基因的表达，荧光增强表明沉默消失。细胞在衰老早期表现出零星的沉默丧失。到了衰老后期，模式1细胞经历了持续的沉默丧失，但模式2细胞没有，这与模式1细胞的核仁衰退一致。烟酰胺（NAM）是一种Sir2抑制剂，暴露在大多数细胞中可诱导其老化，这表明Sir2和rDNA沉默在驱动模式1老化中起作用。

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