Cell：打開年輕的源泉
日期：2011-11-29 09:02:28
受損蛋白的積累是衰老的一個重要標志，就連不起眼的酵母也不例外，來自美國堪薩斯大學醫(yī)學中心Stower醫(yī)學院的研究人員發(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，相關成果公布在Cell雜志上。
領導這一研究的是Stower醫(yī)學院的李蓉（Rong Li，音譯）博士，這位華裔女科學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，1992年加州大學舊金山分校獲得博士學位，之后到加州大學伯克利分校進行博士后研究，1994年進入哈佛醫(yī)學院。其研究組的研究重點包括多個方面，比如細胞極性的確立，細胞運動和形態(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，利用活細胞成像，記錄了三維空間內(nèi)通過熱誘導的上千個蛋白聚合物的運動，從中他們發(fā)現(xiàn)了受損蛋白塊的限制移動，和酵母細胞的幾何學運動機制，這些機制能確保在正常的衰老過程中，細胞分裂期間積累的蛋白保留在母細胞內(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)退回到母細胞中”，“我們的這一模型說明酵母細胞分裂過程中，也許并不需要什么傳遞機制，積累蛋白的不對稱分布就能解決這個問題。”
為了進一步了解這一過程，研究人員對分子伴侶Hsp104p進行了改造，加入了綠色熒光蛋白標記，然后通過活細胞成像來記錄熱誘導的蛋白聚合物的運動。他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)蛋白都局限在出芽，或者母細胞中運動，但是也有一些蛋白會從新細胞中移動到母細胞中，或者從母細胞中移動到新細胞中。
由于研究人員無法肉眼檢測到蛋白聚集塊的運到方向性，因此他們利用顆粒追蹤和計算機程序來分析其運動，他們認為這些運動就是一種“隨機運動”。延時拍攝結果也表明這些熱激活的蛋白聚集塊并不會出現(xiàn)在出芽新細胞中，而且在母細胞中也會大量減少。
當研究人員突變了Hsp104p蛋白基因，雖然并不會影響Hsp104p結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)出相同的運動模式，但是并不會被消化，同樣這些細胞也不會移動到出芽新細胞中。
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動特征：受限于母細胞，隨機運動，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胞中，這些都解釋了親代子代受損蛋白的不對稱分裂機制。
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