Cell:糖代谢中隐藏的“不老泉”
2017/04/27
近日,德国科隆和波恩大学研究团队发现了蛋白质聚集如何影响胰岛素受体调控的糖代谢过程,从而触发机体衰老。相关文章则发表在4月21日的Cell杂志上。


我们的寿命不仅取决于我们的生活方式,而且更取决于我们的遗传物质。其中胰岛素受体调控的遗传程序起着重要作用。近日,德国科隆和波恩大学研究团队发现了蛋白质聚集如何影响这一遗传过程,从而触发机体衰老。相关文章则发表在4月21日的Cell杂志上。

胰岛素受体是预期寿命制动器

在我们进化的早期阶段,糖类的摄入与寿命长短密切相关,而在糖与寿命的关系之中,胰岛素则起到至关重要的作用。通过与细胞表面受体结合,胰岛素可以对血糖水平起到快速有效的调控,但同一时间很多和生存相关的过程将被关闭。在食物供应充足的时候,这对机体没必要,尽管这样做在长时间段上来看是减少预期寿命的。胰岛素受体就像是预期寿命的制动器,胰岛素受体失活的实验动物实际上比正常实验动物活得更久。

但是胰岛素受体通常又是以何种方式保留在我们的细胞和组织中呢?科隆和波恩大学科学家最近的一项研究则着重回答了这个根本问题。

CHIP蛋白的抗衰老作用

研究人员发现,一种称为CHIP的蛋白质(一种泛素连接酶)在此扮演着至关重要的角色。它的行为就像是细胞表面胰岛素受体循环更新的帮手,通过泛素化促进胰岛素受体的降解,将胰岛素受体转移至细胞内进行分解与循环更新。机体预期寿命的制动器——胰岛素受体就这样不再制动而被“松开”,CHIP也就起了抗衰老功能。

文章的主要作者,科隆大学教授Thorsten Hoppe解释说:“CHIP蛋白在线虫,果蝇以及人类的细胞中都能发挥类似的功能,这种蛋白越来越多地激发着我们的研究兴趣。”


CHIP蛋白不足导致过早老化

研究的最初结果十分令人惊讶,CHIP还以一种完全不同的方式行使其功能。具体来说,CHIP还会促进错误折叠和结构损坏蛋白质的降解。随着年龄的增长,蛋白错误折叠大量积累的情况下会导致老年痴呆与肌肉无力。研究人员发现当细胞内CHIP蛋白严重不足时,在线虫和人类细胞中同样会引起类似的退行性疾病,同时胰岛素受体的更新就会受到抑制,进而引起细胞过早老化。

不老泉的梦想真的能够实现吗?该文章的另一通讯作者,来自波恩大学的研究者Jorg Hohfeld说道:“事实上,并没有那么简单”。当CHIP数量过多的时候,正常的蛋白质也会被迫回收,进而导致机体的稳态遭到破坏。不过,研究者们已经在寻找利用CHIP降解胰岛素受体的方法,希望可以应用到临床治疗方面。

参考资料

The Ubiquitin Ligase CHIP Integrates Proteostasis and Aging by Regulation of Insulin Receptor Turnover

The link between protein aggregation andaging

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  • The Ubiquitin Ligase CHIP Integrates Proteostasis and Aging by Regulation of Insulin Receptor Turnover

    Aging is attended by a progressive decline in protein homeostasis (proteostasis), aggravating the risk for protein aggregation diseases. To understand the coordination between proteome imbalance and longevity, we addressed the mechanistic role of the quality-control ubiquitin ligase CHIP, which is a key regulator of proteostasis. We observed that CHIP deficiency leads to increased levels of the insulin receptor (INSR) and reduced lifespan of worms and flies. The membrane-bound INSR regulates the insulin and IGF1 signaling (IIS) pathway and thereby defines metabolism and aging. INSR is a direct target of CHIP, which triggers receptor monoubiquitylation and endocytic-lysosomal turnover to promote longevity. However, upon proteotoxic stress conditions and during aging, CHIP is recruited toward disposal of misfolded proteins, reducing its capacity to degrade the INSR. Our study indicates a competitive relationship between proteostasis and longevity regulation through CHIP-assisted proteolysis, providing a mechanistic concept for understanding the impact of proteome imbalance on aging.

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