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肌肉衰老基因被发现

已有 7434 次阅读 2014-2-18 11:00 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

常言说人老腿先老,虽然腿先老的原因有许多,也许是神经系统功能问题,也可能是关节老化导致。从学术角度看,肌肉老化也是衰老的一种特征表现。那么肌肉老化的原因是什么,科学家早就发现,肌肉老化主要是因为肌肉干细胞不能正常激活,如果能恢复这种功能,则可以让肌肉保持青春不老。虽然过去也有一些相关研究,例如数年前有学者发现MAPK系统就是导致肌肉老化的重要信号途径,但并没有发现启动肌肉干细胞的核心基因。也有研究发现老化的肌肉细胞可以分泌FGF2,这种细胞因子会破坏卫星细胞的功能。最近发表在《自然》杂志上的一篇文章,试图解答这一问题。研究人员发现了导致肌肉干细胞无法激活的关键基因,这一研究给恢复肌肉健康带来了新的思路。

最新这一研究的关键问题是这些学者发现一种能导致肌肉迅速老化的毒素,但是导致肌肉细胞老化的原因不能用卫星细胞数量变化来解释,因为卫星细胞数量没有发生任何改变,这非常符合肌肉正常老化的情形。沿着这个线索,他们最后发现损伤无法使这些细胞产生反应,而关键的问题是这些细胞Cdkn2a基因不能被损伤因素迅速激活。然后对这个基因进行深入研究,终于发现导致肌肉老化的重要分子机制。

年轻时期,肌肉干细胞(卫星细胞)正常情况下保持静止,但在肌肉损伤时可以快速被激活,以更新受损伤的肌肉细胞,这是肌肉保持正常稳态的基础,是肌肉年轻的关键因素。随着年龄增长,即使肌肉发生损伤,沉默静止的卫星细胞无法被及时唤醒,这是肌肉衰老的重要原因。最近《自然》杂志在线发表的一篇论著,提出一种方案,可以启动卫星细胞,逆转肌肉老化的趋势,让肌肉继续保持年轻。研究发现,衰老的肌肉损伤时,卫星细胞所以不能被激活复制,是因为一种p16INK4a (细胞周期依赖性激酶抑制基因Cdkn2a)基因被抑制。如果将这种基因关闭,即使年轻的动物,肌肉也会迅速老化。这一发现,给科学家提供了一条恢复肌肉青春的潜在有效思路,因为只要设法重新启动这一基因,或者用药物激活该蛋白的后续功能,也许就能解决肌肉老化的问题。

p16INK4aCdkn2a中文名为细胞周期依赖性激酶抑制基因,为抑癌基因,具有调节细胞增殖与凋亡的作用。Cdkn2a编码两种周期抑制蛋白p16INK4ap14ARF,进而通过p16INK4a—CDK4(和CDK6-pRb途径和p14ARF—mdm2-p53途径发挥细胞周期调控作用。过去这个基因在各类肿瘤发病过程中的作用有许多研究,但关于干细胞相关的研究十分少见。以下是关于该基因的背景资料.

CDKN2A定位于染色体9p21,编码两种不同的抑癌蛋白,一是细胞周期依赖性激酶抑制蛋白pl6INK4a,由外显子1 23编码;另一个为其可变读框基因(ARF)pl4ARF产物,由外显子1823编码。pl4ARFpl6INK4a有相同的外显子23,但其阅读框架不同,因此pl6INK4apl4ARF的氨基酸顺序完全不同。pl6INK4a85kb,由3个外显子和2个内含子组成,编码156个氨基酸的核结合蛋白,分子量为16.6kD,它抑制细胞周期的主要作用:1. pl6INK4a能与cyclinD竞争性结合CDK46,抑制CDK46的激酶活性,阻止细胞进入S期和DNA合成启动;2. 影响pRb在肿瘤细胞周期调节中的作用。通过抑制CDK46激酶的活性而使pRb不能磷酸化,未磷酸化的pRb增多抑制细胞增殖。同时高磷酸化的pRb可诱导pl6INK4a基因的表达和与CDK46结合抑制CDK46的活性,最终使pRb的磷酸化程度减弱。因而pl6INK4acyclinDCDK46pRbE2F细胞周期调节途径中起着负反馈的作用。pl6INK4a基因的变异或其蛋白的失活会导致cyclinDCDK46pRbE2F调节途径的失控使细胞过度增殖而导致肿瘤发生。



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