增加Parkin基因水平可以延迟老化过程

Parkin基因可以延缓衰老过程

在该图像中,当Gene Parkin过表达时,较少的蛋白质聚集体(绿色)在老年的苍蝇脑中积聚。(F-Actin,一种细胞骨架蛋白,在红色和细胞核中看到蓝色。)信用:Anil Rana / UCLA生命科学

在一项新的研究中,加州大学洛杉矶分校的研究人员提高了果蝇细胞中的parkin水平,发现与没有接受额外parkin治疗的对照组相比,这将果蝇的寿命延长了25%以上。

UCLA生活科学家鉴定了先前涉及帕金森病的基因,可以延缓老化的发作并延长果蝇的健康寿命。他们说,研究可能对人类的老化和疾病产生重要影响。

这种名为parkin的基因至少有两种重要功能:一是将受损的蛋白质标记出来,这样细胞就可以在它们有毒之前将其丢弃;二是它被认为在清除细胞受损线粒体方面发挥了关键作用。

“衰老是许多神经退行性疾病发展和进展的主要风险因素,”加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学副教授、该研究的资深作者大卫·沃克(David Walker)说。yabo124“我们认为,我们的发现揭示了连接这些过程的分子机制。”

在研究中,在国家科学院刊物的早期在线版本发表,沃克和他的同事表明Parkin可以调节果蝇的老化过程,通常居住不到两个月。研究人员增加了苍蝇细胞中的Parkin水平,发现,与未收到额外Parkin的对照组相比,这一目标将其寿命延长超过25%以上。

“在对照组中,苍蝇在第50天都死了,”沃克说。“在与Parkin过度表达的小组中,在50天后,几乎一半的人口仍然活着。我们只以15,000个基因操纵,但却对生物体的后果进行了深刻。“

“只是通过增加Parkin的水平,他们的生活在留下健康,积极和肥沃的同时大幅较长,”Walker实验室的博士学者和研究领先作者的博士学者。“这就是我们想要在老龄化的研究中实现的 - 不仅可以增加他们的寿命,而且还增加健康跨度。”

生物学家认为,增加帕金森氏症表达的治疗可能会延缓帕金森氏症和其他年龄相关疾病的发作和进展。(如果parkin听起来和帕金森氏症有关,它确实是。虽然绝大多数帕金森患者是在老年时患上此病的,但有些生来就带有帕金森氏症基因突变的人,会出现类似帕金森氏症的早发症状。)

“我们的研究可能会告诉我们,Parkin可能是神经变性疾病的重要治疗目标,也许是其他衰老的疾病,”沃克说。“而不是研究患者患者的疾病 - 帕金森病,老年痴呆症疾病,癌症,中风,心血管疾病,糖尿病 - 我们认为可能会在老化过程中进行干预并延迟许多这些疾病的发作。我们还没有那里,当然,它可以花多年,但这是我们的目标。“

“我们牢房里的清洁工罢工了”

正常运作,蛋白质必须正确折叠,并以复杂的方式折叠。随着我们的年龄,我们的细胞积累了受损或错误折叠的蛋白质。当蛋白质折叠不正确时,细胞机械有时会修复它们。帕金纳·沃克的分子生物学研究所的成员表示,Parkin可以使细胞丢弃受损蛋白质。yabo124

“如果蛋白质损坏超越修复,细胞可以识别出并消除蛋白质在毒性之前,”他说。“想象它就像一个蜂窝垃圾处理。Parkin有助于标记受损的蛋白质进行处理。就像Parkin那样放在损坏的蛋白质上,这些蛋白质“降解了”,然后细胞脱掉这种蛋白质。这种过程似乎随着年龄的增长而下降。当我们变老时,我们细胞中的垃圾人罢工。过度表达的Parkin似乎告诉他们回去工作。“

Rana关注的是在细胞和组织水平上增加parkin活性的影响。有较多的parkin的果蝇在年老时表现出较少的受损蛋白质吗?沃克说:“这个惊人的发现确实是正确的。”

Parkin最近被证明对线粒体有同样重要的作用,线粒体是细胞中的微小发电机,控制细胞生长,告诉细胞何时生存和死亡。沃克说,随着我们年龄的增长,线粒体的效率和活跃度会降低,线粒体活性的丧失与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和其他神经退行性疾病以及衰老过程有关。

Parkin似乎降解了受损的线粒体,也许通过标记或改变其外膜结构,实际上讲述细胞,“这是损坏和潜在毒性的。摆脱它。“

如果Parkin很好,那么帕丁更好吗?

虽然研究人员发现增加的Parkin可以延长水果苍蝇的寿命,但Rana也发现太多的Parkin可以具有相反的效果 - 它对苍蝇变得毒性。当他四点正常的Parkin时,果蝇的速度大大长,但当他增加了30倍的量时,苍蝇越早死亡。

“如果你用太多的parkin轰击细胞,它可能会开始消除健康的蛋白质,”Rana说。

然而,在较低的剂量中,科学家发现没有不利影响。沃克认为,果蝇是学习人类衰老的好模式 - 谁也有Parkin基因 - 因为科学家知道所有果蝇的基因,可以打开和关闭单个基因。

沃克指出,之前的研究表明,去掉果脯中的胡萝卜素后,果蝇会死得更早。

Walker和Rana不知道Parkin的最佳数量会在人类中。

虽然生物学家增加了果蝇每个细胞的parkin活性,但Rana也进行了一项实验,他只增加了神经系统的parkin表达。这也足以让果蝇活得更长。

“这告诉我们,Parkin在老龄化时是神经保护,”沃克说。“然而,Parkin的有益效果更大 - 两倍大 - 当我们随处增加表达时。”

“我们从一开始就对这项研究感到兴奋,但不知道那么生活跨度的增加将是这种令人印象深刻的,”Rana说。

伴随该新闻发布的图像显示了来自正常飞(左面板)和年龄匹配的大脑中受损蛋白质中受损蛋白质的丛生或聚集在一起,具有增加的神经大疱帕纳水平(右侧面板)。可以看出,增加老化脑中的Parkin水平降低了聚集蛋白的积累。

Rana表示,科学家们发现这种蛋白质聚集在包括人类的哺乳动物中发生。

沃克说:“想象一下蛋白质垃圾的堆积对细胞造成的损害。”“随着帕金森症的增加,垃圾也被收集起来了。如果没有它,应该被丢弃的垃圾就会在细胞中积累。”

Walker的研究由国家卫生老龄化学研究所(GRANTS R01 AG037514和R01 AG040288)和埃里森医学基金会提供资金。Rana由荷兰科学研究组织的Rubicon奖学金支持,他赢得了他的博士学位(格罗宁大学)。迈克尔·拉雷拉河畔沃克实验室的博士后学者是PNAS研究的共同作者。

出版物:Anil Rana,Michael Rera和David W. Walker,“衰老过程中Parkin过度表达减少了蛋白毒性,改变了线粒体动态,并延伸了寿命,”2013年PNAS,2013:DOI:10.1073 / PNA.1216197110

图片:Anil Rana / UCLA生命科学

2评论“增加Parkin基因水平可以延迟老化过程”

  1. 所以现在问题变得了:“在大量的情况下将帕丁有哪些食物或页羽?”

  2. 现在看来,parkin恰巧通过清除蛋白质垃圾来完成与癌细胞相反的功能,而在癌细胞中,它们受到了细胞程序性死亡的保护,并开始不受抑制地生长。蛋白质折叠和错误折叠已经由细胞处理。如果parkin恰好是受损蛋白质的主要破坏者,那么它是有益的。然而,文章指出,细胞中过多的帕金森氏蛋白甚至可以消除正常的细胞。因此,至少在延缓与年龄有关的疾病发作方面,而不是在延长人类寿命方面,还需要做一些有益的工作。谢谢你!

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