细胞衰老的多样性及其机制 -通过代谢和表观基因组的变异形成

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  本文基于从细胞释放的生理活性物质细胞因子※8的合成和分泌特征,从新的角度了解衰老过程:至少有四个阶段的细胞衰老(四个表现型变异),这些变异是由代谢和表观基因组的协调转化以及细胞衰老的变异造成的。提倡导致控制和预防与年龄有关的疾病的方法。通过表征和分类定性上不同的细胞老化状态,期望可以从新的角度理解老化和老化过程。

 日本熊本大学发生医学研究所细胞医学系中尾光善教授的研究小组,寻找防止细胞衰老的酶,并寻找表观基因组修饰酶� SETD8甲基转移酶�※6和� NSD2甲基转移酶�※7调节特定基因组的功能以防止细胞衰老。报道了衰老细胞※1是由于细胞衰老过程中这些酶的显著减少而产生的。基于这些结果和其他研究小组的报告,这次我们重新提出了细胞衰老的机制和衰老细胞的多样性。  

 当前,国际上正在进行许多关于细胞衰老和个体衰老的研究,并且越来越清楚的是,细胞衰老是个体衰老(全身衰老)的重要因素。使用动物模型有一些新的发现,例如衰老细胞在衰老个体中的积累以及通过去除衰老细胞而抑制衰老相关功能下降的研究被陆续公布。另一方面,衰老细胞虽然具有这些不利方面,但是也有积极的一面,例如致力于组织形成、维持和再生,并且是预防癌变的防御机制。但是,检测衰老细胞的生物标志物不是衰老特异性,而是诸如如何理解细胞衰老的过程的科学问题。   

   本文基于从细胞释放的生理活性物质细胞因子※8的合成和分泌特征,从新的角度了解衰老过程:至少有四个阶段的细胞衰老(四个表现型变异),这些变异是由代谢和表观基因组的协调转化以及细胞衰老的变异造成的。提倡导致控制和预防与年龄有关的疾病的方法。通过表征和分类定性上不同的细胞老化状态,期望可以从新的角度理解老化和老化过程。

 该研究成果得到科学研究杂志《细胞生物学趋势》的支持,并得到了文部科学省科学研究费补助金,日本医学研究与开发组织(AMED)的先端研究开发支援事业与内藤纪念推进基金会研究补助金的支持。电子版发布于美国时间2020年9月23日。

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※1: 细胞老化:DNA损伤,癌症基因激活,压力等导致持久性细胞生长停滞。停止持续生长的细胞称为�衰老细胞�。引起慢性炎症,合成并分泌炎症蛋白等。

※2:个体衰老:由于衰老引起的整个身体变化。

※3:表现型变异:细胞,组织,个体等特征被称为�表现型�。例如,当同一细胞产生不同的特性的变化时,称为变异(几乎与多样性同义)。

※4:细胞内代谢:细胞利用糖,蛋白质和脂质以线粒体为中心产生和消耗能量和代谢产物的一种机制。许多酶与代谢途径相关,而表观基因组控制着这些基因的表达。

※5:表观基因组:化学修饰的基因组,例如乙酰化和甲基化被称为�表观基因组�。主要是对被包裹着DNA的组蛋白的蛋白质进行了修饰。修饰基团(乙酰基,甲基等)源自细胞内代谢物

※6:SETD8甲基转移酶:一种修饰酶,可将甲基连接到构成蛋白质的特定赖氨酸(氨基酸)上。 SETD8使一个组蛋白 Histone H4的第20个赖氨酸甲基化,并抑制蛋白质合成基因的作用。

※7:NSD2甲基转移酶:一种修饰酶,可将甲基连接到构成蛋白质的特定赖氨酸(氨基酸)上。 NSD2使�Histone H3的第36个赖氨酸甲基化,并促进增殖基因的作用。

※8:细胞学:一种在许多细胞中合成,主要作用于炎症反应的分泌蛋白质。有抗炎药性(TGF-β),炎性(白介素6、8等),干扰素等功效。

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