為什么細(xì)胞會發(fā)生衰老是當(dāng)前生物學(xué)研究中待揭示的重大謎團之一。近日來自美國薩克生物學(xué)研究所的科學(xué)家們在大鼠大腦神經(jīng)元細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一些稱為ELLPs（extremely long-lived proteins）的極“長壽”蛋白，它們具有與生物體一樣長的生命期。這一研究發(fā)現(xiàn)將推動人們更深入地了解大腦細(xì)胞衰老機制。相關(guān)論文在線發(fā)表在2月2日的《科學(xué)》（Science）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是薩克生物學(xué)研究所分子與細(xì)胞生物學(xué)實驗室Martin Hetzer教授。Hetzer實驗室長期從事衰老機制研究，曾證實大腦中的一種稱為核孔復(fù)合體（NPC）的運輸通道功能呈年齡依賴性的衰退。當(dāng)前該實驗室在埃里森醫(yī)學(xué)基金會和美國聯(lián)邦格倫醫(yī)學(xué)研究基金會的資助下，主要對衰老過程中NPCs的功能機制開展研究。

Hetzer說：“衰老的基本特征就是各種器官例如心臟和大腦功能的下降，其原因是由于這些器官中組成細(xì)胞之間的動態(tài)平衡或內(nèi)部穩(wěn)定的衰退。近期數(shù)個實驗室的研究均顯示蛋白穩(wěn)定的破壞與細(xì)胞功能下降有關(guān)。”

神經(jīng)元除外的大部分細(xì)胞均是通過一種蛋白周轉(zhuǎn)過程，利用新的功能肽來替換蛋白質(zhì)中潛在的受損部分以對抗蛋白質(zhì)組件的功能性退化。在這篇文章中，薩克生物研究所的科學(xué)家們在大鼠神經(jīng)元細(xì)胞核的表面發(fā)現(xiàn)了ELLPs蛋白。并證實不同于體內(nèi)的其他蛋白，當(dāng)ELLPs蛋白發(fā)生異常的化學(xué)修飾或其他損傷時，不會被其他的新蛋白替換。

由于這些ELLPs蛋白是核-質(zhì)運輸通道NPC的重要組件，隨著時間推移ELLPs損害加劇將導(dǎo)致運輸通道功能衰退，使得DNA損傷毒素進入到細(xì)胞核內(nèi)，改變細(xì)胞內(nèi)的DNA，由此影響基因活性，引起細(xì)胞衰老。

盡管從前的研究表明在衰老過程中存在基因表達的改變。然而在新研究中Hetzer實驗室才真正揭示了這些基因改變的實質(zhì)線索：即哺乳動物的NPC上的一個關(guān)鍵元素，導(dǎo)致了DNA損傷毒素能夠進入到細(xì)胞核中。

新結(jié)果表明核孔退化有可能是導(dǎo)致年齡相關(guān)性細(xì)胞核功能缺陷，例如年輕基因表達程序喪失的一種普遍的衰老機制。這些發(fā)現(xiàn)或可推動了解衰老分子起源與阿爾茨海默癥及帕金森氏病等神經(jīng)退行性疾病的相關(guān)性。