帕金森氏症(Parkinson’s disease, PD)是与衰老密切相关的人类神经系统退行性疾病,其中富亮氨酸重复激酶2 (Leucine-rich repeat kinase 2 gene, LRRK2)是最为常见的导致家族型PD的显性突变基因。2012年,Guanghui Liu等利用体细胞重编程技术获得了携带LRRK2(G2019S)基因突变的人类神经前体细胞。这些神经前体细胞的细胞核膜表现出形态学的异常。进一步对PD患者的海马区组织切片检测发现,PD患者病脑的神经前体细胞聚集区也可见这种核膜结构的异常。
Liu., et al. Nature, 2012, 491(7425):603-7. 2014年,Tsika等建立了多巴胺能神经元特异表达人类LRRK2突变的帕金森氏症转基因小鼠。研究发现携带LRRK2突变小鼠的黑质多巴胺能神经元表现出明显的核膜的异常。
Tsika., et al. Neurobiol Dis, 2014, 71:345-58. Werner综合征(Werner Syndrome,WS)又被成为“成年早衰症”,是由WRN基因突变所引起的人类早老性疾病。2015年,Weiqi Zhang等通过基因组靶向编辑技术在人间充质干细胞(MSC)中成功的敲除了WRN基因,从而建立了成年早衰症的干细胞研究模型。基于该早衰模型的研究发现,成年早衰症MSC也会表现出一系列衰老相关的细胞核缺陷,包括:细胞核体积变大,核膜结构异常、内层核膜蛋白以及核周异染色质的加速损失等。
Zhang., et al. Science, 2015, 348(6239):1160-3. 能否发现干预机体加速衰老的 “不老药”? 研究表明,Progerin无法去法尼基化是导致其永久锚定在核膜,破坏正常的核骨架,从而引起HGPS细胞衰老表型的重要原因。因此,阻止法尼基化可以减少Progerin毒性。2005年,Capell等的研究表明法尼基转移酶抑制剂(FTIs)可以有效减少Progerin的法尼基化,从而逆转HGPS成纤维细胞的核结构异常。
Capell., et al. PNAS, 2005, 102(36):12879-84. 金属蛋白内切酶Zmpste24是负责Lamin A成熟的最关键的酶。Carlos López-Otín研究组建立了Zmpste24缺失的小鼠,Zmpste24的缺失会导致Prelamin A的累积。Zmpste24缺失的小鼠表现为生长严重迟缓,过早死亡以及毛发减少、骨质疏松、扩张型心肌病、肌营养不良等类似于HGPS的加速衰老特征。
Pendás., et al. Nat Genet, 2002, 31(1):94-9. 香港大学Zhongjun Zhou研究组的研究结果表明,白藜芦醇(Resveratrol)可以通过核纤层蛋白Lamin A有效激活长寿基因SIRT1,刺激干细胞自我更新,抑制Zmpste24-/-早衰小鼠成体干细胞的加速耗竭,从而延长早衰小鼠的寿命。
Liu., et al. Cell Metab, 2012, 16(6):738-50. 2011年,Kan Cao等报道了雷帕霉素可以抑制HGPS成纤维细胞的早衰表型。雷帕霉素的处理缓解了细胞核的结构的紊乱,提高了progerin的可溶性,还促进了细胞通过自噬机制清除progerin,直播,使得progerin致病蛋白的数量下降了50%。
Cao., et al. Sci Transl Med, 2011, 3(89):89ra58. 英国剑桥大学的戈登研究所、桑格研究所和法国国家科学研究中心(CNRS)的天然物质化学研究所的研究人员于2014年5月发表在Science上的合作研究发现,小分子Remodelin,atv,即KAT抑制剂4-(4-氯苯基)-2-(2-环亚戊基肼基)噻唑的类似物可以靶向乙酰转移酶蛋白NAT10(N-acetyltransferase 10),从而矫正了HGPS相关的细胞缺陷。在Remodelin处理下的HGPS细胞核形状能够基本恢复正常。
Larrieu., et al. Science, 2014, 344(6183):527-532. (责任编辑:本港台直播) |