溶酶體是分解蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子的細(xì)胞器。近期，來自于斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這一特殊細(xì)胞器能夠讓神經(jīng)干細(xì)胞保持年輕！而且，刺激溶酶體可以讓衰老的休眠干細(xì)胞清除累積的蛋白質(zhì)，從而恢復(fù)細(xì)胞活力。
圖片來源：網(wǎng)絡(luò)
在成年大腦中，神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）包含兩種類型——靜止的和活躍的干細(xì)胞，它們發(fā)揮著不同作用。讓科學(xué)家們意外的是，3月15日發(fā)表于《Science》期刊的一篇研究揭示，年輕、靜止的神經(jīng)干細(xì)胞存儲了大量蛋白質(zhì)聚合物。
而且，這些聚合物多存在于溶酶體中。隨著年齡的增長，細(xì)胞溶酶體處理聚合物的能力會下降，響應(yīng)“制造新神經(jīng)元”信號的能力也會減弱。來自于斯坦福大學(xué)Paul F. Glenn衰老生物學(xué)中心的遺傳學(xué)教授Anne Brunet帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)證實(shí)，恢復(fù)溶酶體的正常功能可以讓細(xì)胞“重返”年輕。
DOI: 10.1126/science.aag3048
意外發(fā)現(xiàn)
Anne Brunet團(tuán)隊(duì)以小鼠為模型，發(fā)現(xiàn)年輕的神經(jīng)干細(xì)胞內(nèi)有蛋白質(zhì)聚合物。這讓他們很意外，部分原因是因?yàn)轭愃频牡鞍桌鄯e多與神經(jīng)衰退性疾病有關(guān)，例如阿爾茲海默癥。
“最初，休眠或者靜止的神經(jīng)干細(xì)胞被認(rèn)為是一種非常原始的細(xì)胞類型，等待被激活。但是，現(xiàn)在最新的結(jié)果卻表明，它們的蛋白累積過程比激活的干細(xì)胞還活躍，而且，這一累積會隨著年齡的增長而繼續(xù)增加。” Anne Brunet解釋道。他們發(fā)現(xiàn)，如果移除累積的蛋白聚合物，可以提高細(xì)胞的活力、促進(jìn)新神經(jīng)元的產(chǎn)生。
研究過程
具體而言，他們從年輕、年老小鼠的大腦中分離出幾類細(xì)胞群，包括休眠的神經(jīng)干細(xì)胞、活躍的神經(jīng)干細(xì)胞以及來源于活躍神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)祖細(xì)胞。結(jié)果顯示，靜止的干細(xì)胞多表達(dá)與溶酶體有關(guān)的基因，而激活的干細(xì)胞更傾向于表達(dá)與蛋白酶體有關(guān)的基因。
隨后，研究團(tuán)隊(duì)向靜止、活躍的干細(xì)胞添加了一種與蛋白聚合物特異性結(jié)合的染料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜止的神經(jīng)干細(xì)胞染色更明亮，即便這類細(xì)胞的蛋白質(zhì)產(chǎn)量較低。同時，相對于激活的神經(jīng)干細(xì)胞，靜止神經(jīng)干細(xì)胞體內(nèi)的溶酶體處理累積蛋白質(zhì)的速度相對較慢。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還證實(shí)，通過激活年老細(xì)胞的溶酶體或者讓它們處于“饑餓”狀態(tài)（限制蛋白質(zhì)的生產(chǎn)），能夠恢復(fù)細(xì)胞的活力。
面對細(xì)胞衰老，我們依然面臨很多未知——哪類蛋白質(zhì)更容易聚集？為什么被激活的神經(jīng)干細(xì)胞更傾向于蛋白酶體而不是溶酶體？年輕細(xì)胞內(nèi)的蛋白累積是好是壞？激活衰老細(xì)胞的重要元件是什么？這也是Anne Brunet團(tuán)隊(duì)接下來想解開的謎團(tuán)。
參考資料：
Clearing clumps of protein in aging neural stem cells boosts their activity
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