节食,延长寿命?科学家揭秘背后机制!
2017/02/18
限制饮食延长寿命是衰老领域热门的研究方向之一。除了在不同的模型中测试这一抗衰老策略的有效性,揭示其背后的机制也是很多科学家努力的方向。近日,发表在Aging Cell杂志上的一项中,科学家们借助线虫模型阐明了这背后的机制之一。

数十年来,科学家们已经知道,在大量的物种中,不造成营养不良的前提下限制某些营养成分的摄取能够改善健康、延长寿命。但是这背后的分子机制依然是一个谜。

近日,发表在Aging Cell杂志上题为“Reducing translation through eIF4G/IFG-1 improves survival under ER stress that depends on heat shock factor HSF-1 in Caenorhabditis elegans”的研究揭示了这一过程背后的重要遗传途径。

这一研究中,科学家们以秀丽隐杆线虫为模型,调查了饮食限制积极影响背后的重要机制。这种线虫是衰老研究的重要工具。因为它与人类共享了近一半的基因。此外,它们的寿命很短,只能存活2-3周,且在这段期间,能够表现出清晰的年龄迹象,如肌肉质量损失、繁殖力和免疫功能下降、皮肤起皱等。

饮食限制(也称卡路里限制)延长寿命的作用几乎发生在每一种被测试的动物中。这种作用被认为是对恶劣环境条件的一种进化适应。在缺乏足够食物的情况下,进化会使得有机体从生长模型(growth mode)向生存模式(survival mode)切换,从而使它们能够活足够长的时间,等待环境有所改善。


该研究的通讯作者Aric Rogers博士

背后机制与蛋白质有关

这项新成果是建立在研究小组早期研究的基础上。先前的研究发现,饮食限制的作用与控制蛋白形成的基因抑制有关。在困难时期,机体会削减大量蛋白质的合成,调整细胞的能量用于产生应激反应蛋白。这类蛋白质能够帮助延长寿命。

具体来说,这一新研究发现,蛋白质产生降低引发的健壮性增强(enhanced robustness)并不是缘于蛋白质合成减少这一变化本身,而是因为触发了控制蛋白质体内平衡(protein homeostasis,或称为proteostasis)的应激反应。Proteostasis这一细胞质量控制机制负责确保新合成的蛋白质正确形成,受损的蛋白被快速摧毁。损伤的蛋白能够干扰细胞的功能,导致疾病和死亡。

鉴定出饮食限制保护作用背后的机制有望帮助开发针对年龄相关疾病的疗法,包括阿尔茨海默症和帕金森病。这两种疾病都与细胞质量控制失调有关。其中,阿尔茨海默症与β-淀粉样蛋白在大脑中积累有关,帕金森症与α-突触核蛋白积累有关。


首次发现核糖体关键作用

限制饮食延长寿命是衰老领域热门的研究方向之一。除了在不同的模型中测试这一抗衰老策略的有效性,揭示其背后的机制也是很多科学家努力的方向。本周,在题为《吃得少,衰老慢?科学家找到了依据!》的文章中,小编为大家介绍了研究者发现的另一成果:首次揭示了核糖体在卡路里限制抗衰老中的作用。

前文中所提到的蛋白质体内平衡的控制是所有有机体健康和长寿的基础。因为核糖体介导的蛋白质合成速度是这一过程中的中心控制点,所以在整个调控回路中,核糖体功能的管理和维护可能具有很大的重要性。

这项发表在Molecular & Cellular Proteomics杂志上题为“Mechanisms of In Vivo Ribosome Maintenance Change in Response to Nutrient Signals”的研究发现,在小鼠中减少卡路里消耗会使得核糖体的运作慢下来,衰老过程也会随之放缓。

同时,研究证实,运作速度的下降降低了蛋白质的产生(与上文中的结果一致),但核糖体也有了额外的时间进行自我修复。定期修复核糖体的个别部件能够使其继续产生高质量的蛋白质,并持续更长的时间。这种高质量的生产反过来能够使细胞和整个机体保持良好地运作。【详细

小编说:

近期,科学家们取得了关于限制饮食抗衰老的多项研究进展。昨日,探索君推送的题为《Science:节食5日,能抗疾病、延缓衰老》的文章介绍了最新发表在Science Translational Medicin杂志上的新成果。该研究称,一个月内连续5天限制卡路里的摄入量能带来多重好处:减少体重和总体脂、降低血压、降低胰岛素样生长因子1的水平,这有助于预防或治疗衰老相关的疾病。【详细

尽管该研究是在人体中进行的,但为期3个月的试验不能确定节食是否会像延长老鼠寿命一样延长人类寿命。未来,科学家们还需要进行进一步的研究。

参考资料:

Research sheds light on mechanisms underlying aging

For the first time, researchers reveal a causal link between RNA splicing and aging

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吃得少,衰老慢?科学家找到了依据!

Science:节食5日,能抗疾病、延缓衰老

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  • Reducing translation through eIF4G/IFG-1 improves survival under ER stress that depends on heat shock factor HSF-1 in Caenorhabditis elegans

    Although certain methods of lowering and/or altering mRNA translation are associated with increased lifespan, the mechanisms underlying this effect remain largely unknown. We previously showed that the increased lifespan conferred by reducing expression of eukaryotic translation initiation factor 4G (eIF4G/IFG-1) enhances survival under starvation conditions while shifting protein expression toward factors involved with maintaining ER-dependent protein and lipid balance. In this study, we investigated changes in ER homeostasis and found that lower eIF4G/IFG-1 increased survival under conditions of ER stress. Enhanced survival required the ER stress sensor gene ire-1 and the ER calcium ATPase gene sca-1 and corresponded with increased translation of chaperones that mediate the ER unfolded protein response (UPRER). Surprisingly, the heat-shock transcription factor gene hsf-1 was also required for enhanced survival, despite having little or no influence on the ability of wild-type animals to survive ER stress. The requirement for hsf-1 led us to re-evaluate the role of eIF4G/IFG-1 on thermotolerance. Results show that lowering expression of this translation factor enhanced thermotolerance, but only after prolonged attenuation, the timing of which corresponded to increased transcription of heat-shock factor transcriptional targets. Results indicate that restricting overall translation through eIF4G/IFG-1 enhances ER and cytoplasmic proteostasis through a mechanism that relies heavily on hsf-1.

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