衰老和老年性疾病研究獲進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間:2018-01-29
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健康報(bào)
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近日,中科院生物物理研究所劉光慧實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)湯富酬實(shí)驗(yàn)室,以及中科院動(dòng)物研究所曲靜實(shí)驗(yàn)室,聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院、北京大學(xué)、清華大學(xué)及首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院等科研機(jī)構(gòu),首次繪制了多種人干細(xì)胞和體細(xì)胞受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白ATF6調(diào)控的基因表達(dá)圖譜,揭示了ATF6維持多種細(xì)胞器穩(wěn)態(tài)的新型機(jī)制,為衰老和老年性疾病的研究和干預(yù)提供了新的潛在靶點(diǎn)和思路。相關(guān)論文發(fā)表在《細(xì)胞探索》(Cell Discovery)雜志上。
劉光慧研究員介紹,蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的重要因素,與個(gè)體衰老及老年性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的維持起到非常重要的作用。當(dāng)細(xì)胞遭遇各種刺激時(shí),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累大量未折疊蛋白,從而誘發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)。ATF6作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)UPR中關(guān)鍵的應(yīng)激蛋白,當(dāng)受到壓力時(shí)被切割為具有轉(zhuǎn)錄因子活性的蛋白,并從高爾基體膜轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中,激活靶基因的表達(dá),從而參與調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng),維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。然而,人們尚不清楚內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白ATF6能否調(diào)節(jié)人類(lèi)細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和衰老。
研究人員首次獲得了ATF6基因敲除的人胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。利用這些細(xì)胞模型,研究人員發(fā)現(xiàn),人間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)ATF6的缺失最為敏感。ATF6缺失的人間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)喪失和加速衰老。此外,ATF6的缺乏還導(dǎo)致與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)互作的多個(gè)膜性細(xì)胞器穩(wěn)態(tài)的失衡。劉光慧指出,核膜和線(xiàn)粒體等細(xì)胞器的失穩(wěn)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能紊亂偶聯(lián)發(fā)生,提示ATF6在人干細(xì)胞中協(xié)同調(diào)控多種膜性細(xì)胞器的穩(wěn)態(tài)。研究人員還發(fā)現(xiàn),ATF6組成型靶基因的表達(dá)沉默是人間充質(zhì)干細(xì)胞衰老的驅(qū)動(dòng)因素,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子FOS作為ATF6的靶基因,介導(dǎo)了人間充質(zhì)干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和衰老的調(diào)控。
劉光慧研究員介紹,蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的重要因素,與個(gè)體衰老及老年性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的維持起到非常重要的作用。當(dāng)細(xì)胞遭遇各種刺激時(shí),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累大量未折疊蛋白,從而誘發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)。ATF6作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)UPR中關(guān)鍵的應(yīng)激蛋白,當(dāng)受到壓力時(shí)被切割為具有轉(zhuǎn)錄因子活性的蛋白,并從高爾基體膜轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中,激活靶基因的表達(dá),從而參與調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng),維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。然而,人們尚不清楚內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白ATF6能否調(diào)節(jié)人類(lèi)細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和衰老。
研究人員首次獲得了ATF6基因敲除的人胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。利用這些細(xì)胞模型,研究人員發(fā)現(xiàn),人間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)ATF6的缺失最為敏感。ATF6缺失的人間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)喪失和加速衰老。此外,ATF6的缺乏還導(dǎo)致與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)互作的多個(gè)膜性細(xì)胞器穩(wěn)態(tài)的失衡。劉光慧指出,核膜和線(xiàn)粒體等細(xì)胞器的失穩(wěn)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能紊亂偶聯(lián)發(fā)生,提示ATF6在人干細(xì)胞中協(xié)同調(diào)控多種膜性細(xì)胞器的穩(wěn)態(tài)。研究人員還發(fā)現(xiàn),ATF6組成型靶基因的表達(dá)沉默是人間充質(zhì)干細(xì)胞衰老的驅(qū)動(dòng)因素,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子FOS作為ATF6的靶基因,介導(dǎo)了人間充質(zhì)干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和衰老的調(diào)控。