衰老是许多神经病变疾病的一个主要风险因素,例如阿尔茨海默症和帕金森病(Parkinson disease,PD),然而衰老与神经病变之间联系的分子机制尚不明确。一些研究证据表明,防止和清除蛋白错误折叠能力的降低以及线粒体功能的损害都是造成年龄相关病变的风险因素。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin –proteasome system,UPS)是细胞蛋白维持自平衡的重要组成元素,同时也参与控制了特殊蛋白质的分解过程。对PD遗传基因Parkin的研究揭示,负责促进UPS的蛋白质降解以及控制线粒体质量的E3泛素配体是造成帕金森遗传学疾病的因素之一。另有一些研究显示,Parkin功能的丧失会导致退化的线粒体积聚以及错误折叠的毒性蛋白的聚合和积聚。
基于这些研究发现,加利福尼亚大学的David Walker等研究人员开展了研究,探究Parkin基因是否能调控衰老并利于长寿。
研究人员发现,在成熟果蝇中泛化或神经特异性上调Parkin能够增加其平均和最长的生命极限值,而不降低繁殖产量、生理活动或食物的摄入。那些长寿且Parkin过表达的果蝇在衰老过程中表现出K48相关聚泛素的增加以及蛋白质积聚程度的降低。最近的研究证据显示,Parkin与线粒体的裂变/聚变机制相互作用,从而介导功能障碍的线粒体的恢复。然而,Parkin基因活性与线粒体动力以及衰老之间,的联系尚未被发掘。研究人员发现线粒体的聚变促进因子Drosophila Mitofusin(Parkin的一个基质)在衰老过程中大量增加。而Parkin的过量表达则导致了Drosophila Mitofusin水平在衰老中的降低,伴随着线粒体形态的转变和线粒体活动的增加。
总体而言,该项研究揭示了Parkin在调控器官衰老中的作用,为衰老和神经病变间的分子联系提供了切入点。(作者:沈颖)
参考文献:《Proceedings of the National Academy of Sciences》2013;110:8638-8643