受損蛋白的積累是衰老的一個重要標(biāo)志，就連不起眼的酵母也不例外，來自美國堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Stower醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Motility and Segregation of Hsp104-Associated Protein Aggregates in Budding Yeast”的文章，他們發(fā)現(xiàn)了親代與子代受損蛋白不對稱分布的新機(jī)理，解析了衰老研究的一個核心問題：親代如何避免把衰老因素傳遞給子代，打開年輕的源泉，相關(guān)成果公布在Cell雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是Stower醫(yī)學(xué)院的李蓉（Rong Li，音譯）博士，這位華裔女科學(xué)家的教育背景幾乎都是在數(shù)一數(shù)二的高校中完成：1988年畢業(yè)于耶魯大學(xué)，1992年加州大學(xué)舊金山分校獲得博士學(xué)位，之后到加州大學(xué)伯克利分校進(jìn)行博士后研究，1994年進(jìn)入哈佛醫(yī)學(xué)院。其研究組的研究重點(diǎn)包括多個方面，比如細(xì)胞極性的確立，細(xì)胞運(yùn)動和形態(tài)發(fā)生等。

生物從年輕到衰老，會出現(xiàn)新陳代謝的各種變化，衰老的一個重要特征就是受損蛋白的積累，那么年老的母細(xì)胞是如何避免將這些老化決定因素傳遞給它們的子代呢？

在這篇文章中，研究人員通過分析釀酒酵母（Saccharomyces cerevisae）——衰老研究的一個重要模式生物，利用活細(xì)胞成像，記錄了三維空間內(nèi)通過熱誘導(dǎo)的上千個蛋白聚合物的運(yùn)動，從中他們發(fā)現(xiàn)了受損蛋白塊的限制移動，和酵母細(xì)胞的幾何學(xué)運(yùn)動機(jī)制，這些機(jī)制能確保在正常的衰老過程中，細(xì)胞分裂期間積累的蛋白保留在母細(xì)胞內(nèi)。

李博士表示，“近期研究表明積累的有害蛋白會通過一個直接的傳送系統(tǒng)退回到母細(xì)胞中”，“我們的這一模型說明酵母細(xì)胞分裂過程中，也許并不需要什么傳遞機(jī)制，積累蛋白的不對稱分布就能解決這個問題?！?SPAN lang=EN-US>

為了進(jìn)一步了解這一過程，研究人員對分子伴侶Hsp104p進(jìn)行了改造，加入了綠色熒光蛋白標(biāo)記，然后通過活細(xì)胞成像來記錄熱誘導(dǎo)的蛋白聚合物的運(yùn)動。他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)蛋白都局限在出芽，或者母細(xì)胞中運(yùn)動，但是也有一些蛋白會從新細(xì)胞中移動到母細(xì)胞中，或者從母細(xì)胞中移動到新細(xì)胞中。

由于研究人員無法肉眼檢測到蛋白聚集塊的運(yùn)到方向性，因此他們利用顆粒追蹤和計算機(jī)程序來分析其運(yùn)動，他們認(rèn)為這些運(yùn)動就是一種“隨機(jī)運(yùn)動”。延時拍攝結(jié)果也表明這些熱激活的蛋白聚集塊并不會出現(xiàn)在出芽新細(xì)胞中，而且在母細(xì)胞中也會大量減少。

當(dāng)研究人員突變了Hsp104p蛋白基因，雖然并不會影響Hsp104p結(jié)合蛋白聚合物的能力，但是卻干擾了它的重折疊，蛋白聚集塊就不再會被清除了，這說明這些熱誘導(dǎo)的蛋白消化需要Hsp104p的幫助。

除此之外，研究人員還分析了正常形成的蛋白塊——這些蛋白是衰老細(xì)胞氧化受損產(chǎn)物，他們發(fā)現(xiàn)這些蛋白也呈現(xiàn)出相同的運(yùn)動模式，但是并不會被消化，同樣這些細(xì)胞也不會移動到出芽新細(xì)胞中。

通過3D數(shù)字模擬，以及一維的分析模型，研究人員揭示了這些積累的受損蛋白的運(yùn)動特征：受限于母細(xì)胞，隨機(jī)運(yùn)動，而且出芽過程中出口的狹窄也有助于蛋白聚集塊停留在母細(xì)胞中，這些都解釋了親代子代受損蛋白的不對稱分裂機(jī)制。