蛋白質生成卡頓引發(fā)細胞老化
科技日報北京8月5日電 (記者張佳欣)德國萊布尼茨老齡研究所團隊在一種名為鳉魚的淡水魚大腦中發(fā)現,隨著年齡增長,細胞內合成蛋白質的“工廠”——核糖體,在制造某一類關鍵蛋白質時出現卡頓,從而引發(fā)一連串惡性循環(huán),導致細胞功能不斷衰退。這或許是一種潛在的細胞衰老“總開關”機制及多種細胞老化現象的根源。相關論文發(fā)表于新一期《科學》雜志。
合成蛋白質的“配方”儲存在細胞DNA中。當細胞需要制造某種蛋白質時,會將這段DNA“配方”轉錄為一種名為信使RNA(mRNA)的分子。通常情況下,mRNA越多,蛋白質產量也越高。然而,越來越多研究發(fā)現,隨著人類細胞的老化,這種“產量正相關”關系會逐漸失效,即使mRNA水平不變,蛋白質的產量也可能下降。
團隊分析了鳉魚大腦中核糖體的變化過程,并利用先進技術捕捉其在mRNA分子上的停留位置,相當于拍下了蛋白質合成的“過程快照”。結果發(fā)現,隨著鳉魚大腦的衰老,核糖體在解碼精氨酸和賴氨酸這兩種氨基酸的密碼子時,更加頻繁地停滯,導致蛋白質無法順利合成。
這兩種氨基酸常見于能結合DNA和RNA(帶負電)的蛋白質中,因此最容易受到影響的是參與DNA或RNA結合的蛋白質。而這些蛋白質正是細胞執(zhí)行關鍵任務的“中堅力量”,比如生成RNA、剪接RNA、修復DNA損傷等。
團隊表示,DNA損傷增多、RNA合成減少、剪接效率下降、蛋白合成減緩,都是衰老的典型表現,核糖體的卡頓現象或許是這些變化的共同源頭??D現象還可能影響核糖體自身的合成能力,進而造成蛋白質生產能力整體下降,形成一個不斷加劇的惡性循環(huán)。而如果鳉魚的研究結果同樣適用于人類,未來或許能開發(fā)出應對大腦衰老的新療法。
