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比较年轻和衰老线虫及细胞对氧化还原刺激的不同反应

DATE:2017-01-05    来源:齐一生物科技(上海)有限公司    点击数:


图示:氧化还原应激反应能力(Redox-stress Response Capacity, RRC)模型

2016年12月28日,Redox Biology 杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所陈畅课题组题为The decay of Redox-stress Response Capacity is a substantive characteristic of aging: Revising the redox theory of aging 的研究论文。该论文首次通过比较年轻和衰老线虫及细胞对氧化还原刺激的不同反应,提出了氧化还原应激反应能力(Redox-stress Response Capacity,RRC)新概念,并证明这种动态反应能力的下降是衰老的一个本质特征。

衰老与氧化还原密切相关。传统的自由基衰老学说认为氧化应激是对细胞的一种损害,是导致衰老的一个重要因素。大多数关于氧化还原和衰老的研究主要集中在静息状态活性氧(reactive oxygen species, ROS)的高低。很少有研究去比较年轻和衰老个体对于氧化还原刺激的动态反应能力。陈畅课题组分别以线虫和复制性衰老细胞为模型,比较了年轻和衰老线虫(或细胞)对于氧化还原刺激反应能力的不同。结果显示在氧化还原刺激下,年轻线虫(或细胞)能产生更多的活性氧/活性氮(ROS/RNS)从而激活Erk、Akt和AMPK信号通路。同时,年轻线虫(或细胞)能够通过促进转录因子NRF2的转位诱导产生更多的抗氧化酶以维持氧化还原稳态平衡。另一方面,年轻线虫(活细胞)也通过上调分子伴侣表达、提高蛋白酶体活性表现出更好的降解氧化损伤蛋白的能力。

在这些结果的基础上,陈畅课题组提出名为“氧化还原应激反应能力”的新概念,表明机体具有不同的应对氧化还原刺激的反应能力,包括产生适量ROS/RNS激活细胞信号通路的能力、激活抗氧化系统维持氧化还原平衡的能力和降解氧化损伤蛋白的能力。这是首次提出并全面描述氧化还原应激反应能力的概念,也是首次通过实验数据直接证明年轻和衰老之间的本质差别。这与传统自由基衰老学说单纯强调ROS水平升高造成衰老不同,该研究认为动态的氧化还原应激反应能力极为重要,它的下降才是衰老的一个本质特征。该研究揭示了氧化还原调控与衰老的本质特征,为延缓衰老和促进健康衰老提供了新策略。

生物物理所研究员陈畅为本文的通讯作者。陈畅课题组的助理研究员孟姣为本文的第一作者。该课题获得国家自然科学基金杰出青年科学基金、国家重点研究发展计划、中科院重点战略研究计划先导A、国家自然科学基金面上项目和国家自然科学基金青年基金的资助。

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