衰老加劇核糖體“罷工”并破壞蛋白穩態平衡

衰老

“塵滿面、鬢如霜”，衰老是每個生命的必經之路。而死亡，是衰老的終點。如何抵抗衰老進程，自古以來就是一個“熱點話題”。

人類對于“長生不老”這件事，從來都很執著：始皇帝海外求仙丹；道家外丹黃白術在中國盛行了近兩千年；各種植物也被賦予長壽的含義：人參果、桃子等等；甚至連《西游記》中的妖怪，都想來上一口唐僧肉長生不老。

但隨著科學技術的進步，我們已經不再寄希望于各種金丹，而是通過分子、細胞等更為科學嚴謹的手段，來解釋衰老的原理，力求從根源上延緩。

近日，《Nature》上發表了一篇標題為：“Ageing exacerbates ribosome pausing to disrupt cotranslational proteostasis”的文章，以秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）和釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）為模型，發現了衰老的秘密：衰老可以改變翻譯動力學——通過引起核糖體“罷工”，加劇蛋白質穩態失衡過程。

文章摘要

衰老伴隨著細胞蛋白平衡的下降，這是許多與年齡相關的蛋白質錯誤折疊引發的疾病的基礎。

然而，衰老是如何損害蛋白平衡的？這仍是個未解。

對于蛋白平衡網絡而言，新生多肽是一種巨大的負擔。研究人員假設，衰老過程中翻譯效率的改變，可能會對推動蛋白平衡的崩潰起促進作用。

在這項研究中，科研人員發現，衰老改變了秀麗隱桿線蟲和釀酒酵母的翻譯伸長動力學。

在衰老的酵母和蠕蟲的特定位置，核糖體占位（即核糖體出現“罷工”的情況）增加，這些占位情況較為集中地出現在與蛋白穩態和翻譯相關的基因上，以及在共翻譯泛素化的多肽鏈所對應的基因上。并且還表現出一定的氨基酸偏好，而年輕的細胞中也存在這些細胞。這就意味著，年輕細胞中也存在核糖體“罷工”的情況。

而這種“罷工”時間一旦延長，就會導致核糖體碰撞增加，通俗點講就是核糖體出現“追尾”，形成雙核糖體、三核糖體。進一步研究表明，衰老的的細胞中多核糖體現象更為普遍。

核糖體碰撞對于細胞而言來說是有害的，細胞會在此時啟動核糖體相關質量控制機制(ribosome-associated quality control，RQC)來新生肽鏈。值得注意的是，衰老的酵母細胞表現出RQC底物清除受損和聚集增加等現象，表明衰老壓倒了這一途徑。

事實上，長壽的酵母突變體減少了年齡依賴的核糖體“罷工”，并且延長了壽命。進一步翻譯改變與蛋白平衡崩潰聯系起來，研究人員發現線蟲中顯示年齡依賴核糖體“罷工”的新生多肽，在年齡依賴的蛋白聚集體中強烈富集。

值得注意的是，衰老增加了許多蛋白平衡成分的停頓和聚集，這可能會啟動一個蛋白平衡崩潰的循環。

研究人員認為，核糖體“罷工”的增加，導致RQC超載和新生多肽聚集，在衰老過程中對蛋白平衡損害和全身衰退有重要作用。

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