細(xì)胞年輕的秘密可能在于核仁的大小

威爾·康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究人員稱，細(xì)胞保持年輕的秘訣可能在于保持核仁（細(xì)胞核內(nèi)的一種濃縮結(jié)構(gòu)）的體積小。這一發(fā)現(xiàn)在酵母中得到了證實，酵母是一種以制作面包和啤酒而聞名的模式生物，但在細(xì)胞水平上與人類驚人地相似。

這項研究發(fā)表在11月25日的《Nature Aging》雜志上，可能會帶來新的長壽療法，延長人類的壽命。它還建立了一個死亡計時器，顯示細(xì)胞在死亡之前還剩下多長時間。

隨著年齡的增長，人們更有可能患上癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病等健康問題。

“衰老是這些疾病的最高風(fēng)險因素，”威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院病理學(xué)和實驗室醫(yī)學(xué)教授Jessica Tyler博士說。“與其單獨治療每種疾病，更好的方法是開發(fā)一種治療方法或補充劑，通過預(yù)防導(dǎo)致疾病的潛在分子缺陷來延緩疾病的發(fā)作。”核仁可能掌握著鑰匙。

細(xì)胞核容納細(xì)胞的染色體和核仁，核糖體DNA （rDNA）被安置在核仁中。核仁分離出編碼核糖體RNA部分的rDNA，核糖體是制造蛋白質(zhì)的機器。rDNA是基因組中最脆弱的部分之一，因為它的重復(fù)性使得它在受損時更難以維護(hù)和修復(fù)。如果rDNA中的損傷不能準(zhǔn)確修復(fù)，就會導(dǎo)致染色體重排和細(xì)胞死亡。

從酵母菌到蠕蟲再到人類，在衰老過程中核仁會擴大。另一方面，抗衰老策略，如限制卡路里攝入或少吃，會導(dǎo)致核仁變小。Tyler博士說：“限制熱量攝入有很多不同的作用，沒有人知道它是如何延長壽命的。”

Tyler博士和該論文的**作者、博士后研究員J. Ignacio Gutierrez博士懷疑，保持核仁較小可以延緩衰老。為了驗證這個想法，他們設(shè)計了一種人工方法，將rDNA固定在酵母細(xì)胞核周圍的膜上，這樣他們就可以控制何時錨定，何時不錨定。J. Ignacio Gutierrez博士說：“我們系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，我們可以將核仁大小與抗衰老策略的所有其他影響分離開來。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，捆綁核仁足以使其保持緊密，而小核仁延遲衰老的程度與限制卡路里的程度大致相同。

有趣的是，在細(xì)胞衰老的整個生命周期中，核仁并沒有以相同的速度擴張。在酵母生命的大部分時間里，它們都很小，但到了核仁大小的臨界值時，核仁突然開始快速生長，膨脹到更大的尺寸。在達(dá)到這個閾值后，細(xì)胞平均只能再存活5次。

Gutierrez博士說：“當(dāng)我們看到它的大小不是線性增長時，我們知道一些真正重要的事情正在發(fā)生。”通過這個閾值似乎就像一個死亡計時器，記錄下細(xì)胞生命的最后時刻。

在衰老過程中，DNA會累積損傷，其中一些損傷對細(xì)胞是毀滅性的。在測試中，研究小組發(fā)現(xiàn)，大核仁的rDNA比小核仁的更不穩(wěn)定。此外，當(dāng)結(jié)構(gòu)變大時，通常被排除在核仁之外的蛋白質(zhì)和其他因子不再被排除在外。這就好像核仁變得滲漏，讓分子進(jìn)入，可以對脆弱的rDNA造成嚴(yán)重破壞。

“凝聚體的全部意義在于分離生物反應(yīng)，幫助它們更有效地工作，但現(xiàn)在當(dāng)你有其他蛋白質(zhì)進(jìn)入核仁時，它會導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，從而引發(fā)生命的終結(jié)，”Tyler博士說。這些蛋白質(zhì)會導(dǎo)致災(zāi)難性的問題，比如染色體重排。

接下來，研究人員計劃研究核仁對人類干細(xì)胞衰老的影響。干細(xì)胞是特殊的，因為它們有可能在死亡時取代其他類型的細(xì)胞。但最終，干細(xì)胞會停止分裂，因此研究人員希望利用從該項目中獲得的知識使它們持續(xù)更長時間。

Tyler博士和Gutierrez博士對生物學(xué)和衰老的不同方面如何在這個項目中結(jié)合在一起感到興奮，這可能會導(dǎo)致新的治療方法。Gutierrez博士說：“我很興奮，我們可以將核仁的結(jié)構(gòu)與修復(fù)過程聯(lián)系起來，以一種可以從酵母到人類保存的方式。”

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