僵尸细胞?没错!又老又恐怖……

僵尸细胞触发机体衰老

 

  衰老细胞随着年龄的增长而累积,是与年龄有关的疾病的关键驱动因素,如癌症、痴呆症和心血管疾病。

 

  在一项新的研究中,来自匹兹堡大学和UPMC希尔曼癌症中心的研究人员发现了一种衰老细胞(也称为僵尸细胞)的产生机制。他们首次报告端粒--染色体的保护性末端,就像鞋带末端的塑料帽--的氧化损伤可以触发细胞衰老。这些发现最终可能指向促进健康衰老或对抗癌症的新疗法。

 

  匹兹堡大学的研究者发现,僵尸细胞仍然活着,但它们不能分裂,所以它们不能帮助补充组织。虽然“僵尸细胞”不能正常发挥作用,但它们不是“沙发土豆”--它们积极分泌化学物质,促进炎症和损害邻近的细胞。

  当一个健康的人体细胞分裂形成两个相同的子细胞时,每条染色体的末端都被去掉一小块DNA,因此端粒随着每次分裂而逐渐变短。然而,目前仍不清楚在人的一生中,细胞是否会频繁分裂,导致它的端粒完全被侵蚀,从而转变为僵尸样状态。

 

  科学家发现了一种诱导衰老细胞的新机制,它完全依赖于端粒。这些发现也解决了为什么功能失调的端粒并不总是比功能正常的端粒短的难题。

  阳光、酒精、吸烟、不良饮食和其他因素产生的活性氧分子会损害DNA。细胞有修复途径来修补DNA病变,端粒对氧化损伤“非常敏感”,端粒损伤破坏了DNA的复制,并诱发了导致衰老的应激信号通路。

 

  这些发现也可以为开发新的药物提供参考,这些药物被称为衰老细胞裂解药物,它们可以靶向僵尸细胞并杀死它们。通过减少导致退行性疾病的僵尸细胞的积累,也许能够提高健康寿命,即延长一个人保持健康的时间长度。

 

脂代谢障碍加速衰老

 

  衰老是一个不可避免的生命过程,其特征是对疾病的易感性增加,分子保真度下降,组织和器官功能进行性下降。表观遗传改变通过整合环境信号来调节基因表达和下游细胞过程,在衰老过程中发挥关键作用。

 

  衰老和DNA甲基化水平之间的完整关系直到最近才被清楚地描述出来,数百个与生物年龄相关的DNA甲基化水平的CpG位点被精确定位。表观遗传改变和代谢功能障碍是衰老的两个标志。然而,它们相互作用如何调节衰老的机制,特别是在哺乳动物中,在很大程度上仍然不清楚。

  近日,来自中国科学院的研究者们揭示了导致衰老的表观遗传-代谢轴,并说明了基于人工智能的方法在结构功能研究中的力量。

 

  在本研究中,研究者展示了ELOVL脂肪酸延伸酶2(ELOVL2),这是一个表观遗传学改变与年龄预测高度相关的基因,通过调节脂质代谢而促进衰老。研究者应用人工智能来预测ELOVL2的蛋白质结构及其与底物的相互作用。

  ELOVL2功能受损通过增加内质网应激和线粒体功能障碍扰乱脂质合成,导致细胞和生理水平的关键衰老表型。此外,线粒体活性的恢复可以挽救由ELOVL2缺乏引起的人视网膜色素上皮(RPE)细胞的年龄相关性黄斑变性(AMD)表型。

 

  表观遗传变化改变了衰老过程中的新陈代谢,并提供了更好的理解潜在的表观遗传和代谢衰老过程的分子机制。

 

  代谢功能障碍是年龄相关表观遗传学改变的效应者。同时,代谢功能障碍也可能是导致表观遗传变化的中介因素。