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    甘氨酸,简单逆转衰老相关线粒体缺陷
    浏览次数:3728 发布日期:2015-05-29

    衰老过程可以延迟甚至逆转?日本筑波大学的Jun-Ichi Hayash教授领导的研究团队最近发现至少在人类细胞系中确有如此可能。他们还确认了两种特殊的,能够调节最小和结构最简单的氨基酸—甘氨酸生成的基因部分参与了衰老的过程。这篇研究发表在最近的Scientific Reports上。

    在许多物种(包括人类)中,线粒体功能异常是衰老的标志之一。这种理论来源于线粒体在细胞中扮演的能源站角色,它通过细胞呼吸过程产生的能量,为细胞供能。线粒体DNA损伤会使线粒体DNA改变或者突变。而这些变化的积累与寿命的降低和早发性衰老(例如体重减轻,脱发和骨质疏松症等)相关。然而,与这种理论的相矛盾的证据却越来越多。Jun-Ichi Hayash团队进行了一些令人信服的研究并得出结论——年龄相关的线粒体缺陷并不是由线粒体DNA突变的积累导致的,而是由另一种形式的基因调控来调节。

    研究人员使用从年轻人(从胎儿阶段到12岁)和老年人(80-97岁)身上得到的人类成纤维细胞系来观察线粒体的功能。通过比较这两组细胞的线粒体呼吸和DNA损伤的程度,研究人员一开始期望得到老年组细胞线粒体呼吸过程减少,DNA损伤增多的结果。根据目前的理论,老年组细胞线粒体的确呼吸作用减少,然而老年和年轻组之间的DNA损伤的程度却没有差别。研究者由此提出,表观遗传学调控可能与线粒体中衰老来带的相关影响有一定关系。

    表观遗传调控是指一些化学结构或蛋白质的改变,能够改变的DNA链的物理结构,从而导致基因表达开启或关闭。不像基因突变,这些变化不会影响DNA序列本身。如果表观遗传调控的确参与,那么重新编程细胞回到胚胎干细胞样状态,将可以消除线粒体DNA相关的表观遗传变化。为了测试这个理论,研究人员重新编程来自于年轻和年老人成纤维细胞系回到胚胎干细胞样态。然后将这些细胞刺激分化为成纤维细胞,检测它们的线粒体呼吸功能。令人难以置信的是,与年龄相关的缺陷都被逆转——所有成纤维细胞的呼吸过程“媲美”胎儿成纤维细胞系,不论它们是源自年轻人还是老年人。这个结果表明在线粒体中的衰老过程由表观遗传调控控制,而不是线粒体DNA突变。

    然后,研究人员寻找可能的基因控制这一表观遗传调控,确认了两个调节线粒体甘氨酸生产的特殊基因CGAT和SHMT2。他们发现,通过改变这些基因的调控可以诱导或者恢复成纤维细胞系线粒体功能缺陷。另外在97岁老年人的成纤维细胞系培养基加入甘氨酸,10天后,线粒体功能恢复。这表明,甘氨酸治疗可逆转在老年人成纤维细胞年龄相关的线粒体呼吸缺陷。

    这些研究发现与衰老线粒体理论背道而驰,表观遗传调控却是调节衰老的正主。这一理论仍有待检验。如果被证明,甘氨酸补充剂或将改变我们老年人生活。

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