【医伴旅】来自单细胞生物的抗衰老建议：构建更好的蛋白质

 撰稿: 医伴旅内容团队

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老，一直是人们比较抗拒提及的话题，但是所有生物都会变老。我们不能阻止变老，那如何延缓衰老呢？或许，从其他生物体中，我们会找到答案。

 

长期以来，科学家们一直对生活在温泉和热液喷口中的微生物着迷，因为它们能够在超过100°C的温度下生存。现在，这些“极端微生物”引起人们兴趣的另一个原因是它们可能为更复杂的生物（包括人类）提供了长寿的线索。

 

研究人员发现，一种可以防止这些微小生物蛋白质制造机制出错的基因突变可以延长果蝇、蠕虫和酵母的寿命，这些基因可以使它们发生相同的DNA变化。这一发现表明，蛋白质合成中的错误可能是导致衰老的一个重要驱动因素。

 

核糖体是翻译的关键，这是一种利用DNA指令将氨基酸组装成蛋白质的细胞机制。当核糖体出现错误时，所产生的蛋白质可能会错误地折叠，粘附在其他蛋白质上，有时还会对细胞造成损害(错误折叠或聚集的蛋白质与阿尔茨海默症、帕金森病和其他疾病有关)。细胞通常会发现并处理有缺陷的蛋白质，但这个维护过程会随着我们年龄的增长而被打破。

Bjedov及其团队研究了核糖体中对准确翻译至关重要的部分:一种名为RPS23的蛋白质。在分析整个生命之树物种（从奶牛到肠道微生物）的遗传数据时，研究人员在这种核糖体蛋白质的关键位置发现了相同的氨基酸。但也有一个例外:某些单细胞生物（即古生菌)在极度高温和酸性环境中茁壮成长，它们发生了突变，用另一种氨基酸取代了这种氨基酸。

 

出于对这种突变的好奇，研究人员使用基因编辑器CRISPR将其转换进入酵母、果蝇和微小蛔虫的RPS23基因。与未经修饰的对照组相比，具有该突变的生物体的蛋白质合成错误更少。这三种生物都能在更高的温度下存活。

 

最引人注目的是，酵母细胞、果蝇和蠕虫的寿命延长了9%到23%，研究小组在《细胞代谢》杂志上报告。随着年龄的增长，突变生物看起来更健康：与对照组相比，具有突变的年老果蝇能更好地攀爬，并且年龄更大的改良蠕虫能繁衍更多的后代。

 

医学研究委员会伦敦医学科学研究所的老年研究员、论文的合著者Filipe Cabreiro指出，目前尚不清楚这种突变如何提高核糖体的准确性。在果蝇和蠕虫身上，这种基因变化似乎不会降低蛋白质生产的整体速度，而此前的研究发现，蛋白质生产本身可以延长某些生物体的寿命。

 

同样不清楚的是，如果这种突变是有益的，为什么只有某些古生菌具有这种突变。一种可能是：在不太极端的环境中，基因改变带来的代价可能会超过其本身的好处。Cabreiro说，高温环境使蛋白质更容易发生错误折叠，这给生物体制造精确蛋白质带来了额外的压力。Cabreiro及其同事们发现，将这种突变体放入酵母、果蝇和蠕虫中，会延缓它们的生长。

 

更准确的蛋白质翻译可以解释用来延长动物寿命的药物（已知的）的作用。研究人员发现，抗生素雷帕霉素(rapamycin)可以减少果蝇细胞的翻译错误。但是，当具有RPS23突变的果蝇和酵母被给予雷帕霉素后，同样也额外延长来了它们的生命，这表明雷帕霉素可能通过多种机制发挥作用，而不仅仅是提高了翻译的准确性。然而，雷帕霉素并没有额外延长蠕虫（具有RPS23突变）的寿命，这表明该药物的作用因生物体而异。

 

人们普遍认为雷帕霉素并不是一种可行的抗衰老治疗药物，部分原因是由于它的副作用（可能会产生免疫抑制和感染风险）。但是，科学家们现在可能更愿意去筛选其他对翻译准确性有影响的化合物。

 

人的衰老是一个复杂的过程，基因对寿命的影响值得科学家去进一步探索，如何才能克服衰老，一直是医学界追求的目标。

参考资料:

https://www.science.org/content/article/antiaging-advice-single-celled-creatures-build-better-proteins