科学家发现控制衰老速度的关键蛋白质

B站影视 欧美电影 2025-09-27 10:14 1

摘要:当人类在衰老研究的迷宫中摸索时,加州大学圣地亚哥分校的实验室里,一个名为DREAM的蛋白质复合体正逐渐揭开长寿的密码。2025年发表于预印本平台bioRxiv的一项研究指出,这个由多种蛋白组装而成的“分子军团”,不仅是调控DNA修复的“总司令”,更可能是决定生

当人类在衰老研究的迷宫中摸索时,加州大学圣地亚哥分校的实验室里,一个名为DREAM的蛋白质复合体正逐渐揭开长寿的密码。2025年发表于预印本平台bioRxiv的一项研究指出,这个由多种蛋白组装而成的“分子军团”,不仅是调控DNA修复的“总司令”,更可能是决定生物寿命长短的关键“阀门”——它的活性高低,直接关联着细胞突变积累的速度,而后者正是衰老的核心驱动力之一。

这项颠覆认知的发现,让“精准调控衰老”从科幻走向现实的可能性又近了一步。尽管距离真正实现“延年益寿”还有漫长的路,但DREAM复合体的出现,已然为人类对抗衰老提供了全新的靶点。

衰老的底层逻辑:DNA里的“时间炸弹”

“人为什么会老?”这个问题困扰了人类数千年,而现代生物学给出的答案中,“突变累积理论”最具说服力——我们的细胞就像一台精密的机器,DNA则是驱动机器运转的“说明书”,但这份“说明书”随时可能因外界辐射、化学物质侵蚀或细胞自身代谢误差出现“错别字”(即突变)。

随着年龄增长,这些“错别字”越积越多:原本负责合成胰岛素的基因突变成了“无效代码”,胰腺功能就会衰退;调控细胞分裂的基因发生错误,可能引发细胞异常增殖;甚至保护DNA的修复基因本身也会突变,形成“修复能力下降→突变更多→修复能力更弱”的恶性循环。

当突变积累到一定程度,细胞的正常功能会全面崩塌:皮肤细胞失去弹性,出现皱纹;心肌细胞收缩能力下降,引发心血管问题;神经细胞大量死亡,记忆力衰退、认知障碍等衰老相关疾病随之而来。这就像一栋年久失修的房子,从墙角裂缝到屋顶漏雨,最终难逃风化瓦解的命运。

人体并非没有“维修队”——细胞内存在着数十种DNA修复机制,能精准识别并修复不同类型的突变。但诡异的是,每个人的“维修效率”天差地别:有的人80岁仍思维清晰,细胞修复能力堪比年轻人;有的人刚过50岁,就因修复机制失灵陷入衰老加速的困境。是什么在背后操控着这支“修复队”的战斗力?DREAM复合体的发现,终于给出了关键线索。

DREAM复合体:DNA修复的“总指挥官”

最初,科学家以为DREAM复合体只是细胞分裂的“刹车阀”——它会在细胞不需要增殖时,关闭与分裂相关的基因,防止细胞过度分裂引发癌症。但Ideker团队的研究彻底改写了这一认知:这个看似单一功能的蛋白质复合体,其实是掌控数百个DNA修复基因的“总指挥官”。

DREAM的名字并非凭空而来,而是由其核心组成蛋白(DP、RB、E2F、and MuvB)的首字母拼接而成。就像一支纪律严明的军队,这些蛋白各司其职:MuvB蛋白负责“侦察”,识别需要调控的基因序列;RB蛋白如同“传令兵”,传递调控信号;E2F蛋白则是“执行官”,直接结合到基因启动子区域,控制基因的“开”与“关”。

而这支“军队”的核心任务,竟是“抑制修复”——研究发现,DREAM会主动关闭包括BRCA2在内的数百个DNA修复基因。BRCA2基因想必大家不陌生,它的突变会导致乳腺癌风险飙升,本质就是因为其编码的蛋白是修复DNA双链断裂的关键“工具”。当DREAM活性过高时,BRCA2等修复基因被强力抑制,细胞的“维修能力”自然一落千丈。

为了量化DREAM的活性,Ideker团队开发了一套独特的“基因活性评分系统”:通过检测被DREAM调控的300多个基因的表达水平,反向推算DREAM的“工作强度”——这些基因的活性越低,说明DREAM的抑制作用越强,细胞的DNA修复能力就越弱。这套系统就像给DREAM装了一个“功率表”,让科学家能直观看到它对修复机制的影响。

三大证据链:锁定衰老的“关键玩家”

Ideker团队没有止步于机制分析,而是通过跨物种、跨组织的大数据验证,为DREAM与衰老的关联搭建了坚实的证据网络。

第一重证据来自小鼠细胞的“微观观察”。研究人员分析了覆盖12种组织、超过10万个小鼠细胞的基因表达数据,发现了一个清晰的规律:DREAM活性高的细胞,DNA突变数量显著更多。以脑细胞为例,DREAM活性处于前20%的细胞,其基因缺失、插入等突变的发生率,比活性最低的20%细胞高出近1.5倍。这意味着,DREAM的“抑制强度”直接决定了细胞的“突变负荷”,而突变负荷正是衡量细胞衰老程度的核心指标。

第二重证据跨越了92种哺乳动物的“寿命密码”。从寿命仅3年的鼩鼱,到能活211年的弓头鲸,不同物种的长寿之谜一直是研究热点。Ideker团队对比了这些物种的基因数据后发现:DREAM复合体的活性与物种最长寿命呈现强烈的负相关——DREAM活性越低,物种的寿命上限越高。弓头鲸体内的DREAM活性仅为鼩鼱的1/3,而人类的DREAM活性介于两者之间,恰好与其平均寿命(70-80年)的物种定位相符。这一发现,让DREAM成为了首个能“预测物种寿命”的分子标志物。

第三重证据则关联着人类的衰老相关疾病。团队分析了90名受试者的细胞样本,其中80人患有阿尔茨海默病(AD)。结果显示,AD患者的DREAM活性比健康人高出23%,且活性越高,患者的认知功能评分越低、脑内淀粉样蛋白沉积量越多。这并非巧合——阿尔茨海默病的核心病理机制之一,就是神经细胞DNA修复能力下降导致的突变累积,而DREAM活性过高,很可能是引发这一系列问题的“幕后推手”。

小鼠实验:敲除DREAM减突变,但长寿未达预期

为了验证DREAM的“因果作用”,Ideker团队进行了关键的动物实验:通过基因工程改造,让小鼠在8周龄(相当于人类青少年时期)时,能通过药物诱导“敲除”体内的DREAM复合体。

实验结果既令人兴奋,又带着一丝遗憾。当这些改造小鼠自然衰老死亡后(平均寿命约2年),研究人员检测其各组织细胞的突变情况发现:与正常小鼠相比,敲除DREAM的小鼠脑细胞突变数量减少了20%,肝脏细胞突变减少17%,皮肤细胞突变减少15%——这直接证明,降低DREAM活性确实能减少细胞终生的突变积累,与之前的机制预测完全吻合。

但意外的是,这些“低突变”小鼠的寿命并没有显著延长。对此,Ideker坦诚地指出了实验设计的缺陷:“我们在小鼠青少年时期就彻底敲除了DREAM,这可能打破了它在细胞分裂调控中的正常功能——虽然修复能力提升了,但细胞增殖紊乱可能引发了其他健康问题,抵消了‘低突变’带来的长寿优势。”

这就像“拆东墙补西墙”:为了增强DNA修复能力,却破坏了细胞分裂的平衡,最终没能实现寿命延长。但Ideker并未气馁,他认为实验的核心结论已经成立:“DREAM是调控突变积累的关键开关,只要找到‘适度调控’的方法,就能让‘低突变’转化为‘长寿’。”

挑战与希望:从实验室到“抗衰药物”的距离

DREAM复合体的发现,无疑为衰老研究打开了一扇新窗,但要将其转化为能应用于人类的“抗衰方案”,还有三道难关需要攻克。

第一道关是“因果关系验证”。尽管现有证据都指向DREAM与衰老的关联,但正如英国伯明翰大学衰老研究专家João Pedro de Magalhães指出的:“目前还没有直接证据证明‘降低DREAM活性→减少突变→延长寿命’的完整链条。”Ideker团队计划改进实验设计:不再“彻底敲除”DREAM,而是在小鼠成年后“部分抑制”其活性,观察是否能在不影响细胞分裂的前提下延长寿命。只有完成这一步,才能真正确立DREAM在衰老中的因果作用。

第二道关是“精准调控的‘金发姑娘区’”。“金发姑娘区”源自童话《金发姑娘和三只小熊》,指的是“不多不少、恰到好处”的理想状态。研究团队成员Zane Koch解释道:“DREAM并非‘坏蛋白’,它的抑制作用是细胞平衡的一部分——完全敲除会导致细胞过度增殖,增加癌症风险;抑制不足则无法有效提升修复能力。”未来的研究需要找到“部分抑制”的精准度:比如将DREAM活性降低15%-20%,既能减少突变积累,又不会打破细胞的正常功能。

第三道关是“药物研发的技术壁垒”。蛋白质复合体的药物靶向一直是行业难题,DREAM由多种蛋白组成,直接抑制整个复合体难度极大。目前研究团队的思路是“迂回战术”:不直接针对DREAM本身,而是寻找调控其活性的上游分子——比如某种能“削弱DREAM抑制能力”的信号蛋白,通过靶向这种蛋白,间接降低DREAM对修复基因的抑制。已有初步数据显示,一种名为“CDK4/6抑制剂”的现有药物,可能通过影响RB蛋白(DREAM的组成部分),间接调节DREAM活性,这为后续药物研发提供了潜在方向。

尽管挑战重重,但DREAM复合体的发现,已经让人类对衰老的理解迈出了历史性的一步。从“被动接受衰老”到“主动调控衰老速度”,这不再是遥不可及的梦想。正如Ideker在论文中写道的:“我们或许无法阻止时间流逝,但可以通过调控DREAM,让细胞在时间的侵蚀中‘慢一点老去’。”

当科学家们终于破解DREAM的调控密码,或许有一天,人类能像调节台灯亮度一样,精准控制自己的衰老速度——而那一天,距离我们正在越来越近。

来源:智能学院

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