保持细胞核仁紧凑可能是抗衰老的关键

保持细胞核仁紧凑可能是抗衰老的关键。据Weill Cornell Medical College的研究人员称，细胞青春的秘密可能在于保持细胞核内的核仁结构紧凑。这项研究在酵母中进行了详细阐述，酵母是一种著名的制作面包和啤酒的模式生物，但在细胞水平上与人类惊人地相似。该研究于11月25日发表在《Nature Aging》上，可能引领新的长寿治疗方法，从而延长人类寿命。它还建立了一个死亡计时器，揭示了细胞何时会死亡。

随着年龄的增长，人们更容易患上癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等健康状况。“衰老是这些疾病的最大风险因素，”Weill Cornell Medicine病理学和实验室医学教授Jessica Tyler博士说，“与其分别治疗每种疾病，更好的方法是开发一种药物或补充剂，通过预防导致这些疾病的潜在分子缺陷来延缓疾病的发生。”

核仁可能掌握着关键。细胞核内含有细胞的染色体和核仁，后者是核糖体DNA（rDNA）的所在地。核仁隔离了编码核糖体RNA部分的rDNA，核糖体是蛋白质合成的机器。由于其重复性质，rDNA是基因组中最脆弱的部分之一，受损后更难以维持和修复。如果rDNA的损伤未能准确修复，可能导致染色体重排和细胞死亡。

从酵母到线虫再到人类，核仁在衰老过程中都会扩大。相反，像限制热量摄入这样的抗衰老策略会导致核仁变小。“限制热量摄入会产生许多不同的效果，没有人知道它是如何延长寿命的，”Tyler博士说。Tyler博士和博士后研究员J. Ignacio Gutierrez博士（本文第一作者）怀疑，保持核仁较小可以延缓衰老。为了验证这一想法，他们设计了一种人工方法，将酵母细胞核膜周围的rDNA固定起来，以便控制其固定和不固定的时间。

“我们系统的优势在于，我们可以将核仁大小与其他抗衰老策略的影响隔离开来，”Gutierrez博士说。研究人员发现，固定核仁足以使其保持紧凑，小核仁延缓衰老的程度与限制热量摄入相当。

有趣的是，核仁在整个生命周期中并不是以相同的速度扩大的。它们在酵母的大部分生命中保持较小，但达到一个核仁大小阈值后，核仁突然开始迅速增长并扩展到更大的尺寸。细胞在达到这个阈值后平均只能再进行大约五次细胞分裂。“当我们看到核仁大小并不是线性增加时，我们知道发生了非常重要的事情，”Gutierrez博士说。超过阈值似乎充当了一个死亡计时器，倒计时细胞生命的最后时刻。

在衰老过程中，DNA会积累损伤，其中一些对细胞可能是毁灭性的。在测试中，研究团队发现大核仁的rDNA比小核仁的rDNA更不稳定。此外，当结构较大时，通常被排除在核仁之外的蛋白质和其他因子不再被阻挡在外。就好像核仁变得渗漏，让进入的分子对脆弱的rDNA造成破坏。“浓缩物的整个目的是分离生物反应以帮助其高效进行，但现在当有其他蛋白质进入核仁时，会导致基因组不稳定，从而触发寿命的终结，”Tyler博士说。这些蛋白质可能会引发灾难性的问题，如染色体重排的累积。

接下来，研究人员计划在人类干细胞中研究核仁对衰老的影响。干细胞具有特殊性，因为它们有潜力替代其他细胞类型。但最终，干细胞会停止分裂，因此研究人员希望利用该项目获得的知识使它们持续更长时间。“我很兴奋我们能够将核仁结构与修复过程联系起来，这种联系可以从酵母到人类都得以保留，”Gutierrez博士说。

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