研究表明,氧化剂可以延缓细胞衰老

酵母文化学习老化

酵母可以在固体和液体营养介质上生长,是研究老化的良好模型系统。酵母细胞在更复杂的生物中分享许多细胞的分子机制,但很容易改变其DNA并研究不同的基因的功能。酵母也在短时间内产生许多代。资料来源:Martina Butorac/Chalmers理工大学

高浓度时,活性氧(氧化剂)对所有生物体的细胞都有害,并与衰老有关。但是一项研究research-intensive university located in Gothenburg, Sweden that was founded in 1829 following a donation by William Chalmers, a director of the Swedish East India Company. It focuses on technology, science, architecture, and shipping.

">查尔默斯理工大学瑞典的一项研究表明,低水平的氧化剂过氧化氢可以刺激一种酶,帮助减缓酵母细胞的老化。

抗氧化剂(如维生素C和维生素E)的一个好处是,它们可以中和活性氧物种(即氧化剂),否则,活性氧可能会与体内的重要分子发生反应,破坏它们的生物功能。大量的氧化剂会对身体造成严重损害DNA例如,细胞膜和蛋白质。因此,我们的细胞制定了强大的防御机制以摆脱这些氧化剂,这些氧化剂形成在我们正常的代谢中。

以前人们认为氧化剂只是有害的,但最近我们开始了解到它们也有积极的作用。现在,查尔莫斯科技大学的一项新研究表明,众所周知的氧化剂过氧化氢实际上可以减缓酵母细胞的老化。过氧化氢是一种用于头发和牙齿美白的化学物质。它也是我们代谢过程中形成的氧化剂之一,浓度越高就有害。

查尔默斯的研究人员研究了酶Tsa1,它是一组被称为过氧氧化蛋白的抗氧化剂的一部分。

显微镜下的酵母细胞

酵母是研究衰老的一个很好的模型系统。研究人员可以很容易地通过计算芽痕来确定细胞的年龄,芽痕是当它们分裂并通过出芽形成新细胞时形成的(左图)。例如,随着酵母细胞的老化,你可以检查蛋白质是如何受损和聚集的(右图中的光点)。在高等生物中,这一过程可能与阿尔茨海默病或帕金森病中的神经或脑细胞退化有关。图片来源:Mikael Molin/Chalmers理工大学

“以前对这些酶的研究表明,它们参与了酵母细胞的防御抗有害氧化剂,”Mikael Molin说,他在Chalmers生物学和生物工程系中领导了研究组。yabo124“但是当它们受到卡路里限制时,过氧氧化辛也有助于延长细胞的寿命。这些功能背后的机制尚未完全理解。“

我们已经知道,减少卡路里摄入可以显著延长从酵母到猴子等多种生物体的寿命。包括迈克尔·莫林(Mikael Molin)在内的几个研究小组也表明,特别是在酵母、苍蝇和蠕虫等生物体中,当它们从食物中获得的热量低于正常水平时,刺激过氧化物酶活性能够延缓细胞的衰老。

家麦克穆林说道

Mikael Molin,瑞典查尔默斯理工大学系统与合成生物学部门的研究员。yabo124资料来源:Martina Butorac/Chalmers理工大学

“现在我们已经找到了TSA1的新功能,”CeCilia Picazo说,在Chalmers的系统和合成生物学分工的博士后研究员。yabo124“以前,我们认为这种酶只是中和反应性氧。但现在我们已经表明,TSA1实际上需要触发一定量的过氧化氢,以便参与减缓酵母细胞老化的过程。“

令人惊讶的是,该研究表明,TSA1不会影响老化酵母细胞中过氧化氢水平。相反,TSA1使用少量过氧化氢以减少当电池越来越少的卡路里时的中央信号传导途径的活性。最终导致细胞分裂和与细胞构建块形成相关的过程的效果。还刺激细胞对压力的防御 - 这导致它们变得更慢。

Mikael Molin说:“受卡路里摄入影响的信号通路可能通过感知和控制许多细胞过程的状态,在衰老过程中发挥着核心作用。”“通过这项研究,我们希望了解许多常见疾病(如癌症)发生的分子原因,老年痴呆症疾病和糖尿病表现出急剧增加。“

研究人员现在在了解氧化剂如何减缓衰老过程背后的机制方面又迈进了一步,这一事实可能会导致新的研究,例如寻找刺激过氧化物酶的药物,或者测试与年龄相关的疾病是否可以通过其他药物来减缓,这些药物可以增强体内氧化剂的积极作用。

更多关于:Tsa1酶延缓衰老的机制:

Chalmers研究人员已经示出了一种机制,用于过氧毒素酶TSA1如何直接控制中央信号通路。通过氧化氨基来减慢衰老另一种酶,蛋白激酶A,对代谢调节很重要。这种氧化通过破坏部分与其他分子结合的酶的稳定性来降低蛋白激酶A的活性。因此,通过蛋白激酶A的营养信号被减少,这反过来降低了细胞的分裂并刺激它们抵御压力。

其他研究小组的相关结果:

其他研究还表明,低水平的反应性氧物质可以与几种阳性健康效果相关联。这些氧化剂形成在线粒体中,细胞的“省电者”,以及称为腹腔内发生的过程,可以在许多生物中观察到酵母至小鼠。在小鼠中,肿瘤生长被测量性速度缓慢,而在蛔虫中,已经可以将过氧氧化毒素和分离的能力联系起来给2型糖尿病药物二甲双胍对缓慢细胞衰老的能力。

二甲双胍在寻找可以的药物中也相关降低老年人受到Covid-19严重影响的老年人的风险.中国和美国的研究产生了一些有希望的结果,一种理论是二甲双胍可以抵消衰老引起的免疫系统的恶化。

参考:“过氧恶毒毒素促进寿命和h2O2- 通过Friederike Roger,Cecilia Picazo,Wolfgang Reeter,Marouane Libiad,Chikako Asami,Chikako,Chunxia Gao,Gilles Lagniel,Niek Welkenhuysen,Jean Labarre,ThomasNyström,MortenGrøtli,Markus Hartl,Michel B Toledano和Mikael Molin,7月14日2021年,el
DOI: 10.7554 / eLife.60346