細胞年輕的秘密可能在于核仁的大小

威爾·康奈爾醫學院的研究人員稱，細胞保持年輕的秘訣可能在于保持核仁（細胞核內的一種濃縮結構）的體積小。這一發現在酵母中得到了證實，酵母是一種以制作面包和啤酒而聞名的模式生物，但在細胞水平上與人類驚人地相似。

這項研究發表在11月25日的《Nature Aging》雜志上，可能會帶來新的長壽療法，延長人類的壽命。它還建立了一個死亡計時器，顯示細胞在死亡之前還剩下多長時間。

隨著年齡的增長，人們更有可能患上癌癥、心血管疾病和神經退行性疾病等健康問題。

“衰老是這些疾病的最高風險因素，”威爾康奈爾醫學院病理學和實驗室醫學教授Jessica Tyler博士說。“與其單獨治療每種疾病，更好的方法是開發一種治療方法或補充劑，通過預防導致疾病的潛在分子缺陷來延緩疾病的發作。”核仁可能掌握著鑰匙。

細胞核容納細胞的染色體和核仁，核糖體DNA （rDNA）被安置在核仁中。核仁分離出編碼核糖體RNA部分的rDNA，核糖體是制造蛋白質的機器。rDNA是基因組中最脆弱的部分之一，因為它的重復性使得它在受損時更難以維護和修復。如果rDNA中的損傷不能準確修復，就會導致染色體重排和細胞死亡。

從酵母菌到蠕蟲再到人類，在衰老過程中核仁會擴大。另一方面，抗衰老策略，如限制卡路里攝入或少吃，會導致核仁變小。Tyler博士說：“限制熱量攝入有很多不同的作用，沒有人知道它是如何延長壽命的。”

Tyler博士和該論文的**作者、博士后研究員J. Ignacio Gutierrez博士懷疑，保持核仁較小可以延緩衰老。為了驗證這個想法，他們設計了一種人工方法，將rDNA固定在酵母細胞核周圍的膜上，這樣他們就可以控制何時錨定，何時不錨定。J. Ignacio Gutierrez博士說：“我們系統的優勢在于，我們可以將核仁大小與抗衰老策略的所有其他影響分離開來。”

研究人員發現，捆綁核仁足以使其保持緊密，而小核仁延遲衰老的程度與限制卡路里的程度大致相同。

有趣的是，在細胞衰老的整個生命周期中，核仁并沒有以相同的速度擴張。在酵母生命的大部分時間里，它們都很小，但到了核仁大小的臨界值時，核仁突然開始快速生長，膨脹到更大的尺寸。在達到這個閾值后，細胞平均只能再存活5次。

Gutierrez博士說：“當我們看到它的大小不是線性增長時，我們知道一些真正重要的事情正在發生。”通過這個閾值似乎就像一個死亡計時器，記錄下細胞生命的最后時刻。

在衰老過程中，DNA會累積損傷，其中一些損傷對細胞是毀滅性的。在測試中，研究小組發現，大核仁的rDNA比小核仁的更不穩定。此外，當結構變大時，通常被排除在核仁之外的蛋白質和其他因子不再被排除在外。這就好像核仁變得滲漏，讓分子進入，可以對脆弱的rDNA造成嚴重破壞。

“凝聚體的全部意義在于分離生物反應，幫助它們更有效地工作，但現在當你有其他蛋白質進入核仁時，它會導致基因組不穩定，從而引發生命的終結，”Tyler博士說。這些蛋白質會導致災難性的問題，比如染色體重排。

接下來，研究人員計劃研究核仁對人類干細胞衰老的影響。干細胞是特殊的，因為它們有可能在死亡時取代其他類型的細胞。但最終，干細胞會停止分裂，因此研究人員希望利用從該項目中獲得的知識使它們持續更長時間。

Tyler博士和Gutierrez博士對生物學和衰老的不同方面如何在這個項目中結合在一起感到興奮，這可能會導致新的治療方法。Gutierrez博士說：“我很興奮，我們可以將核仁的結構與修復過程聯系起來，以一種可以從酵母到人類保存的方式。”

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