明教门派日常监本多少:Science：极长寿蛋白提供细胞为何衰老的见解

生物学上最大的谜之一就是细胞为何衰老。现在，索尔克生物研究学院的科学家报道，他们已发现了一个脑细胞组成元件的弱点，它可能可以解释衰老过程在大脑中如何出现的。

科学家发现，某些称为极长寿蛋白（ELLPs）的蛋白有非常长的寿命，这些蛋白是在神经元细胞核的表面上发现的。

然而，许多蛋白的寿命总的来说是两天或更短，索尔克生物研究学院的研究人员在大鼠大脑中鉴定出与生物一样年纪的ELLPs，这个发现被他们报道在2月3日的 Science上。

索尔克生物研究学院的科学家第一次发现一种细胞内机制，这种机制的组成元件包括这个年纪的蛋白。他们的结果表明，这个蛋白持续存在于整个生命周期中，不会被代替。

ELLPs组成细胞核表面的运输通道，组成控制什么物质进入什么出来的大门。如果不是因为这些蛋白质随着时间经历的磨损，他们的长寿命可是一种优点。不象机体内的其他蛋白，ELLPs在他们遭受异常化学修饰和其他损伤时不会被替代。

ELLPs的损伤削弱了三维运输通道的能力，这个三维运输通道由那些保卫细胞核不受毒素毒害的蛋白组成，领导这项研究的索尔克分子与细胞生物学实验室教授Martin Hetzer说。这些毒素可改变细胞的DNA，因此改变导致细胞衰老的基因活性。

由医学研究的Ellison医学基金会与Glenn医学基金会资助，Hetzer的研究团队是世界上唯一的实验室，也就是正在调查在衰老过程中称为核膜孔复合物（NPC）的运输通道的作用的实验室。

以前的研究已揭示了衰老过程中所含的基因表达变更。但是，直到Hetzer实验室发现哺乳动物NPC有一上致命弱点，这一弱点就是它允许DNA损伤毒素进入细胞核，科学社区几乎没有关于这些基因变更如何出现的有力线索。

"衰老的基本定义特性就是在诸如心脏与大脑的各种器官的功能性能力全面衰减"，Hetzer说，"这种衰减导致这些器官的组成性细胞内体内稳态或内部稳定性的恶化。几个实验室的最近研究已将蛋白体内稳态的崩溃联系到正在衰减的细胞功能。"

"许多细胞，但不是神经元，通过蛋白转换过程战胜它们蛋白元件的功能性恶化，在这个过程中蛋白中潜在的被损伤部分被新的功能性拷贝所替代"， Hetzer说。

"我们的结果也表明，核孔劣化可能是导致核功能中衰老相关缺陷的一般衰老机制，例如年轻基因表达程序的丧失"，他补充到。

这项发现可能证实理解衰老与诸如阿尔茨海默症、帕金森病的神经退行性疾病分子起源的相关性。

在以前的研究中，Hetzer和他的研究团队在年老小大鼠神经元的细胞核中发现大量的丝，它们的起源可追溯到细胞质。这样的丝已被联系到包括帕金森病的各种神经性疾病。这个错位的分子是疾病的病因还是结果还没有被决定。

也是在以前的研究中，Hetzer和他的研究团队在健康衰老大鼠神经元中证明了NPC功能的年龄依赖性衰减，它是人类生物学实验室模型。

Hetzer的研究团队包括他索尔克生物研究学院的同事、斯克里普斯研究院化学生理学系教授John Yates III。

当Hetzer三年前决定研究NPC在衰老与神经退行性疾病的发病与促发中是否起作用时，一些科学社区的成员警告他，这样的研究太大胆了，实施起来将很困难、很昂贵。但是，Hetzer还是不管他们的警告做出研究的决定。（生物谷bioon.com）

doi:10.1126/science.1217421
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PMID:

Extremely Long-Lived Nuclear Pore Proteins in the Rat Brain

J. N. Savas, B. H. Toyama, T. Xu, J. R. Yates, M. W. Hetzer

Abstract To combat the functional decline of the proteome, cells use the process of protein turnover to replace potentially impaired polypeptides with new functional copies. Here, we found that extremely long-lived proteins (ELLPs) did not turn over in post-mitotic cells of the rat central nervous system. These ELLPs were associated with chromatin and the nuclear pore complex, the central transport channels that mediate all molecular trafficking in and out of the nucleus. The longevity of these proteins would be expected to expose them to potentially harmful metabolites, putting them at risk of accumulating damage over extended periods of time. Thus, it is possible that failure to maintain proper levels and functional integrity of ELLPs in nonproliferative cells might contribute to age-related deterioration in cell and tissue function.