溶酶體是分解蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子的細胞器。近期，來(lái)自于斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現，這一特殊細胞器能夠讓神經(jīng)干細胞保持年輕！而且，刺激溶酶體可以讓衰老的休眠干細胞清除累積的蛋白質(zhì)，從而恢復細胞活力。
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在成年大腦中，神經(jīng)干細胞（NSC）包含兩種類(lèi)型——靜止的和活躍的干細胞，它們發(fā)揮著(zhù)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(zhù)年齡的增長(cháng)，細胞溶酶體處理聚合物的能力會(huì )下降，響應“制造新神經(jīng)元”信號的能力也會(huì )減弱。來(lái)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A(yíng)nne Brunet帶領(lǐng)團隊證實(shí)，恢復溶酶體的正常功能可以讓細胞“重返”年輕。
DOI: 10.1126/science.aag3048
意外發(fā)現
Anne Brunet團隊以小鼠為模型，發(fā)現年輕的神經(jīng)干細胞內有蛋白質(zhì)聚合物。這讓他們很意外，部分原因是因為類(lèi)似的蛋白累積多與神經(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)干細胞被認為是一種非常原始的細胞類(lèi)型，等待被激活。但是，現在最新的結果卻表明，它們的蛋白累積過(guò)程比激活的干細胞還活躍，而且，這一累積會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而繼續增加。” Anne Brunet解釋道。他們發(fā)現，如果移除累積的蛋白聚合物，可以提高細胞的活力、促進(jìn)新神經(jīng)元的產(chǎn)生。
研究過(guò)程
具體而言，他們從年輕、年老小鼠的大腦中分離出幾類(lèi)細胞群，包括休眠的神經(jīng)干細胞、活躍的神經(jīng)干細胞以及來(lái)源于活躍神經(jīng)干細胞的神經(jīng)祖細胞。結果顯示，靜止的干細胞多表達與溶酶體有關(guān)的基因，而激活的干細胞更傾向于表達與蛋白酶體有關(guān)的基因。
隨后，研究團隊向靜止、活躍的干細胞添加了一種與蛋白聚合物特異性結合的染料。結果發(fā)現，靜止的神經(jīng)干細胞染色更明亮，即便這類(lèi)細胞的蛋白質(zhì)產(chǎn)量較低。同時(shí)，相對于激活的神經(jīng)干細胞，靜止神經(jīng)干細胞體內的溶酶體處理累積蛋白質(zhì)的速度相對較慢。
此外，研究團隊還證實(shí)，通過(guò)激活年老細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)），能夠恢復細胞的活力。
面對細胞衰老，我們依然面臨很多未知——哪類(lèi)蛋白質(zhì)更容易聚集？為什么被激活的神經(jīng)干細胞更傾向于蛋白酶體而不是溶酶體？年輕細胞內的蛋白累積是好是壞？激活衰老細胞的重要元件是什么？這也是Anne Brunet團隊接下來(lái)想解開(kāi)的謎團。
參考資料：
Clearing clumps of protein in aging neural stem cells boosts their activity
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