长寿：核仁在衰老和细胞健康中的作用

长寿：核仁在衰老和细胞健康中的作用

撰文：Dr. Trupti Shirole

医学审核：Medindia医学审查团队 于2024年11月27日

优雅老去的关键可能就是保持细胞核仁的小巧？科学说“是”，而且这一发现具有突破性意义。

要点：

• 保持核仁小可以防止DNA不稳定性及细胞衰老，类似于限制热量等抗衰老效果。

• 核仁扩张标志着衰老的一个转折点，充当细胞的“死亡计时器”。

• 研究连接了酵母和人类中的核仁动态，为潜在的抗衰老治疗打开了大门。

根据威尔康奈尔医学院的研究人员，保持细胞核内的核仁结构小巧可能是维持细胞年轻的关键。这些发现是在酵母中揭示的，这是一种以生产面包和啤酒而闻名的模式生物，在分子水平上与人类非常相似。该研究发表在《自然衰老》杂志上，可能会导致新的延寿治疗方法，延长人类寿命（1）。它还创建了一个显示细胞还能存活多久的死亡计时器。

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随着年龄的增长，人们更容易患癌症、心血管疾病和神经性疾病。“衰老是这些疾病的最大风险因素，”威尔康奈尔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疗法或补充剂，通过预防导致疾病的潜在分子缺陷来延迟疾病的发作。”核仁可能是关键。

核仁：衰老和寿命调节的关键

细胞核包含细胞的染色体，而核仁则包含核糖体DNA（rDNA）。核仁隔离rDNA，后者编码核糖体的RNA成分，核糖体是蛋白质合成机器。由于其重复性质，rDNA是基因组中最脆弱的区域之一，因此在受损时难以维护和修复。如果rDNA损伤未得到适当修复，可能会导致染色体重排和细胞死亡。

随着生物体的衰老，从酵母到蠕虫再到人类，核仁会逐渐扩大。抗衰老措施，如限制热量或减少饮食，会产生较小的核仁。“限制热量有许多不同的作用，没有人知道它究竟是如何延长寿命的，”一位教授说。Tyler博士和论文的第一作者、博士后研究员J. Ignacio Gutierrez怀疑，保持核仁小可以防止衰老。为了验证这一理论，科学家们创造了一种人工方法，将酵母细胞核膜周围的rDNA固定，使他们能够控制何时固定，何时不固定。

“我们系统的优点是可以将核仁大小与其他所有抗衰老策略的效果分开，”研究人员Gutierrez说。研究人员发现，固定核仁足以使其保持紧凑，而微小的核仁可以防止衰老，效果与限制热量相当。

核仁增长：细胞衰老和寿命的转折点

令人惊讶的是，核仁在整个生命周期中并不是以相同的速度增长的。在大多数酵母的生命周期中，核仁保持很小，但当核仁达到某个大小阈值时，它们突然开始迅速发展并扩展到更大的尺寸。细胞在达到这一阈值后平均还能存活五次细胞分裂。

“当我们看到它不是线性增长时，我们知道有些重要的事情正在发生，”Gutierrez博士说。越过这个障碍似乎就像一个死亡计时器，倒数着细胞存在的最后时刻。在衰老过程中，DNA会积累损伤，其中一些损伤对细胞可能是致命的。在测试中，团队发现较大的核仁比小核仁的rDNA更不稳定。此外，当结构变大时，通常被排除在核仁之外的蛋白质和其他成分不再被排除在外。这就像核仁在泄漏，允许化学物质破坏脆弱的rDNA。

“凝聚物的整个目的是分离生物反应，以帮助它们高效工作，但现在当其他蛋白质进入核仁时，会导致基因组不稳定性，触发寿命的终结，”Tyler博士告诉我。这些蛋白质会累积并产生灾难性的后果，包括染色体重排。研究人员随后打算调查核仁对人类干细胞衰老的影响。干细胞的独特之处在于它们能够在其他细胞死亡时替代其他细胞类型。然而，干细胞最终会停止分裂，因此研究人员打算利用从这项研究中获得的知识来延长它们的寿命。

“I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。

参考文献：

1. 基于核仁大小的死亡计时器触发核仁完整性的丧失和灾难性的基因组不稳定性（Gutierrez, J.I., Tyler, J.K. 基于核仁大小的死亡计时器触发核仁完整性的丧失和灾难性的基因组不稳定性. Nat Aging (2024). https://doi.org/10.1038/s43587-024-00754-5）

(全文结束)