发布日期： 2024年11月27日
来源：Nature Aging
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威尔·康奈尔医学院的研究人员称，细胞保持年轻的秘诀可能在于保持核仁（细胞核内的一种浓缩结构）的体积小。这一发现在酵母中得到了证实，酵母是一种以制作面包和啤酒而闻名的模式生物，但在细胞水平上与人类惊人地相似。
这项研究发表在11月25日的《Nature Aging》杂志上，可能会带来新的长寿疗法，延长人类的寿命。它还建立了一个死亡计时器，显示细胞在死亡之前还剩下多长时间。
随着年龄的增长，人们更有可能患上癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等健康问题。
“衰老是这些疾病的最高风险因素，”威尔康奈尔医学院病理学和实验室医学教授Jessica Tyler博士说。“与其单独治疗每种疾病，更好的方法是开发一种治疗方法或补充剂，通过预防导致疾病的潜在分子缺陷来延缓疾病的发作。”核仁可能掌握着钥匙。
细胞核容纳细胞的染色体和核仁，核糖体DNA （rDNA）被安置在核仁中。核仁分离出编码核糖体RNA部分的rDNA，核糖体是制造蛋白质的机器。rDNA是基因组中最脆弱的部分之一，因为它的重复性使得它在受损时更难以维护和修复。如果rDNA中的损伤不能准确修复，就会导致染色体重排和细胞死亡。
从酵母菌到蠕虫再到人类，在衰老过程中核仁会扩大。另一方面，抗衰老策略，如限制卡路里摄入或少吃，会导致核仁变小。Tyler博士说：“限制热量摄入有很多不同的作用，没有人知道它是如何延长寿命的。”
Tyler博士和该论文的第一作者、博士后研究员J. Ignacio Gutierrez博士怀疑，保持核仁较小可以延缓衰老。为了验证这个想法，他们设计了一种人工方法，将rDNA固定在酵母细胞核周围的膜上，这样他们就可以控制何时锚定，何时不锚定。J. Ignacio Gutierrez博士说：“我们系统的优势在于，我们可以将核仁大小与抗衰老策略的所有其他影响分离开来。”
研究人员发现，捆绑核仁足以使其保持紧密，而小核仁延迟衰老的程度与限制卡路里的程度大致相同。
有趣的是，在细胞衰老的整个生命周期中，核仁并没有以相同的速度扩张。在酵母生命的大部分时间里，它们都很小，但到了核仁大小的临界值时，核仁突然开始快速生长，膨胀到更大的尺寸。在达到这个阈值后，细胞平均只能再存活5次。
Gutierrez博士说：“当我们看到它的大小不是线性增长时，我们知道一些真正重要的事情正在发生。”通过这个阈值似乎就像一个死亡计时器，记录下细胞生命的最后时刻。
在衰老过程中，DNA会累积损伤，其中一些损伤对细胞是毁灭性的。在测试中，研究小组发现，大核仁的rDNA比小核仁的更不稳定。此外，当结构变大时，通常被排除在核仁之外的蛋白质和其他因子不再被排除在外。这就好像核仁变得渗漏，让分子进入，可以对脆弱的rDNA造成严重破坏。
“凝聚体的全部意义在于分离生物反应，帮助它们更有效地工作，但现在当你有其他蛋白质进入核仁时，它会导致基因组不稳定，从而引发生命的终结，”Tyler博士说。这些蛋白质会导致灾难性的问题，比如染色体重排。
接下来，研究人员计划研究核仁对人类干细胞衰老的影响。干细胞是特殊的，因为它们有可能在死亡时取代其他类型的细胞。但最终，干细胞会停止分裂，因此研究人员希望利用从该项目中获得的知识使它们持续更长时间。
Tyler博士和Gutierrez博士对生物学和衰老的不同方面如何在这个项目中结合在一起感到兴奋，这可能会导致新的治疗方法。Gutierrez博士说：“我很兴奋，我们可以将核仁的结构与修复过程联系起来，以一种可以从酵母到人类保存的方式。”
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