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甘氨酸,簡單逆轉衰老相關線粒體缺陷
瀏覽次數:4018 發布日期:2015-05-29

衰老過程可以延遲甚至逆轉?日本筑波大學的Jun-Ichi Hayash教授領導的研究團隊最近發現至少在人類細胞系中確有如此可能。他們還確認了兩種特殊的,能夠調節最小和結構最簡單的氨基酸—甘氨酸生成的基因部分參與了衰老的過程。這篇研究發表在最近的Scientific Reports上。

在許多物種(包括人類)中,線粒體功能異常是衰老的標志之一。這種理論來源于線粒體在細胞中扮演的能源站角色,它通過細胞呼吸過程產生的能量,為細胞供能。線粒體DNA損傷會使線粒體DNA改變或者突變。而這些變化的積累與壽命的降低和早發性衰老(例如體重減輕,脫發和骨質疏松癥等)相關。然而,與這種理論的相矛盾的證據卻越來越多。Jun-Ichi Hayash團隊進行了一些令人信服的研究并得出結論——年齡相關的線粒體缺陷并不是由線粒體DNA突變的積累導致的,而是由另一種形式的基因調控來調節。

研究人員使用從年輕人(從胎兒階段到12歲)和老年人(80-97歲)身上得到的人類成纖維細胞系來觀察線粒體的功能。通過比較這兩組細胞的線粒體呼吸和DNA損傷的程度,研究人員一開始期望得到老年組細胞線粒體呼吸過程減少,DNA損傷增多的結果。根據目前的理論,老年組細胞線粒體的確呼吸作用減少,然而老年和年輕組之間的DNA損傷的程度卻沒有差別。研究者由此提出,表觀遺傳學調控可能與線粒體中衰老來帶的相關影響有一定關系。

表觀遺傳調控是指一些化學結構或蛋白質的改變,能夠改變的DNA鏈的物理結構,從而導致基因表達開啟或關閉。不像基因突變,這些變化不會影響DNA序列本身。如果表觀遺傳調控的確參與,那么重新編程細胞回到胚胎干細胞樣狀態,將可以消除線粒體DNA相關的表觀遺傳變化。為了測試這個理論,研究人員重新編程來自于年輕和年老人成纖維細胞系回到胚胎干細胞樣態。然后將這些細胞刺激分化為成纖維細胞,檢測它們的線粒體呼吸功能。令人難以置信的是,與年齡相關的缺陷都被逆轉——所有成纖維細胞的呼吸過程“媲美”胎兒成纖維細胞系,不論它們是源自年輕人還是老年人。這個結果表明在線粒體中的衰老過程由表觀遺傳調控控制,而不是線粒體DNA突變。

然后,研究人員尋找可能的基因控制這一表觀遺傳調控,確認了兩個調節線粒體甘氨酸生產的特殊基因CGAT和SHMT2。他們發現,通過改變這些基因的調控可以誘導或者恢復成纖維細胞系線粒體功能缺陷。另外在97歲老年人的成纖維細胞系培養基加入甘氨酸,10天后,線粒體功能恢復。這表明,甘氨酸治療可逆轉在老年人成纖維細胞年齡相關的線粒體呼吸缺陷。

這些研究發現與衰老線粒體理論背道而馳,表觀遺傳調控卻是調節衰老的正主。這一理論仍有待檢驗。如果被證明,甘氨酸補充劑或將改變我們老年人生活。

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