逆转衰老?科学家试想:去除核膜“皱纹”
2018/06/02
衰老最直观的表征是皮肤起皱、松弛、暗沉。现在,来自于弗吉尼亚大学医学院的科学家们发现,这种“起皱”还发生在细胞内部。他们推测,细胞核膜“长皱纹”是引发衰老以及衰老相关性疾病的“根源”。


弗吉尼亚大学医学院的Irina M. Bochkis博士(图片来源:Dan Addison | University of Virginia Communications)

这篇以“Changes at the nuclear lamina alter binding of pioneer factor Foxa2 in aged liver”为题的最新研究发表在《Aging Cell》期刊,揭示了一种预防甚至于治愈糖尿病、脂肪肝等疾病的可能策略。

弗吉尼亚大学医学院药理学部门的Irina M. Bochkis博士和团队发现,脂肪肝、糖尿病以及其他与衰老有关联的病症可能都是因为细胞核“长皱纹”了!这些“皱纹”会干扰基因的正常运作。

虽然对于细胞核膜而言,并没有“去皱膏”,但是科学家们依然想到一个可能策略:利用病毒去除皱纹,使膜表面重返平滑,从而恢复细胞的功能(类似于年轻的时候)。


https://doi.org/10.1111/acel.12742

核膜“起皱”

Irina M. Bochkis团队发现,DNA在细胞核内的位置很关键。处于“关闭”状态的基因被推挤至核膜上。但是随着年龄的增长,细胞核膜会变得粗糙、不规则,这会阻止基因的正常关闭。

“每一个细胞都拥有着相同的DNA,但是细胞却各不相同。这是为什么呢?研究证实这与基因表达有关,例如在肝脏细胞中表达的基因在大脑细胞中却关闭着。所以,一旦基因表达失控,则容易引发问题。” Irina M. Bochkis解释道。

在研究脂肪肝的过程中,Irina M. Bochkis发现,由于核膜“变皱”,我们的肝脏会随着年龄的增长布满脂肪。“当核膜不再正常工作,它会释放原本应该关闭的DNA。”她表示道。

肝脏内脂肪的累积会造成严重的健康问题,增加2型糖尿病、心血管疾病的风险,甚至可能会导致死亡。Irina M. Bochkis说:“肝脏最终看起来像瑞士奶酪。”

给核膜“去皱”?

进一步研究发现,核膜“起皱”是因为缺乏一种化合物——lamin,一种以多种形式存在的细胞蛋白。研究人员设想,通过添加lamin蛋白,或许可以“抹平”细胞核膜。

如何运送这一蛋白?Irina M. Bochkis团队的想法是利用病毒运送“货物”——利用改良的病毒携带lamin蛋白进入肝脏。如果这一策略正常工作,“我们将重新获得正常、健康的细胞。” Irina M. Bochkis畅想道。

此外,她还推测,核膜起皱是一个普遍机制,且是引发身体其他部位衰老的“罪魁祸首”。

责编:艾曼

参考资料:

We could reverse aging by removing wrinkles inside our cells, study suggests

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  • Changes at the nuclear lamina alter binding of pioneer factor Foxa2 in aged liver

    Increasing evidence suggests that regulation of heterochromatin at the nuclear envelope underlies metabolic disease susceptibility and age‐dependent metabolic changes, but the mechanism is unknown. Here, we profile lamina‐associated domains (LADs) using lamin B1 ChIP‐Seq in young and old hepatocytes and find that, although lamin B1 resides at a large fraction of domains at both ages, a third of lamin B1‐associated regions are bound exclusively at each age in vivo. Regions occupied by lamin B1 solely in young livers are enriched for the forkhead motif, bound by Foxa pioneer factors. We also show that Foxa2 binds more sites in Zmpste24 mutant mice, a progeroid laminopathy model, similar to increased Foxa2 occupancy in old livers. Aged and Zmpste24‐deficient livers share several features, including nuclear lamina abnormalities, increased Foxa2 binding, de‐repression of PPAR‐ and LXR‐dependent gene expression, and fatty liver. In old livers, additional Foxa2 binding is correlated to loss of lamin B1 and heterochromatin (H3K9me3 occupancy) at these loci. Our observations suggest that changes at the nuclear lamina are linked to altered Foxa2 binding, enabling opening of chromatin and de‐repression of genes encoding lipid synthesis and storage targets that contribute to etiology of hepatic steatosis.

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