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粒線體的新研究挑戰了我們對過早老化的理解

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  • 粒線體是細胞的動力來源。 他們有自己的dna(粒線體dna)。

  • 這項研究提供了關於粒線體功能障礙如何導致過早老化的新觀點。

  • 一個新理論認為粒線體功能障礙 影響細胞核苷酸庫並損害核基因組維護。

這篇文章發表在 sciencedaily.com 上。 

芬蘭的一項新研究表明,粒線體 dna 功能的紊亂會以與先前認為的不同的方式加速老化過程。 自然新陳代謝。 研究人員為老化提供了一個新的視角,他們認為加速老化是細胞核苷酸水平異常和核 dna 維護受損的結果。 這項研究是東芬蘭大學和赫爾辛基大學合作進行的。

粒線體是一種小型的強大細胞器,擁有自己的 dna,即粒線體 dna (mtdna)。 近半個世紀以來,粒線體 dna 突變和氧化壓力一直被認為是老化的主要原因,正如 70 年代發表的粒線體老化理論所假設的那樣。 該理論已在具有不活躍 dna 修復機制的 mtdna mutator 小鼠身上進行了測試。 這些小鼠累積了 mtdna 突變並出現加速衰老,這使得科學家相信 mtdna 突變會導致衰老。 然而,儘管多個小組進行了嚴格的研究,但沒有人能夠證明 mutator 小鼠會表現出升高的氧化壓力。

這項新研究現在挑戰了氧化壓力和 mtdna 突變在老化中的作用這一理論,並提出了 mutator 小鼠老化的另一種解釋,即核 dna 維持受損。 新理論也與早衰症的觀察結果一致,早衰症會導致人類過早老化。

過早老化的 mutator 小鼠體內存在有缺陷的聚合酶 γ 酶,並且有明顯的 mtdna 突變。 儘管有其他具有同等 mtdna 誘變傾向的小鼠模型,但 mutator 小鼠模型是唯一表現出加速老化的模型。 此外,早衰不是粒線體疾病患者的臨床特徵,即使是那些粒線體dna突變最嚴重的患者也不是。 相反,mtdna mutator小鼠的臨床表現與其他小鼠早衰模型和具有核基因組不穩定的人類早衰症候群非常相似,其中增殖細胞的缺陷最顯著,尤其是對組織再生重要的幹細胞和祖細胞。

新研究表明,除了 mtdna 維護缺陷外,mutator 小鼠還表現出核 dna 缺陷,包括複製叉停滯、dna 斷裂增加和 dna 損傷反應途徑活化。 那麼,原發性粒線體 dna 維護缺陷如何影響核基因組的維護呢? 核苷酸是 dna 的組成部分,適當的細胞核苷酸水平對於基因組的維持至關重要。 此外,細胞質和粒線體核苷酸庫是相互關聯的。 研究人員表明,在 mutator 小鼠中,總細胞核苷酸水平降低,而粒線體核苷酸池增加,這表明粒線體中核苷酸的優先使用。 事實上,mutator 小鼠細胞中 mtdna 的複製急劇加速。

該研究提出了關於粒線體功能障礙如何透過影響細胞核苷酸庫和損害核基因組維護而導致老化的新觀點,並最終認為粒線體 dna 突變對老化的影響仍有待確定。

該研究發表於 自然新陳代謝 2019 年 10 月。



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