伦敦大学学院(UCL)领导的一项研究发现,通过限制一种在动物中普遍存在的酶的活性,可以延长果蝇和线虫的寿命。相关研究于11月29日在线发表在《自然》杂志上。
该研究揭示:在成年期将RNA聚合酶III(Pol III)的活性略微降低,可使酵母细胞的存活期、果蝇和线虫的寿命平均延长10%。
第一作者Danny Filer博士表示:“我们发现Pol III在成年果蝇和线虫中发挥基本作用:其活性对干细胞功能、肠道健康和动物生存产生负面影响。当我们抑制其活性时,所有这些情况都得到改善。由于Pol III在不同物种中具有相同的结构和功能,我们认为它在哺乳动物和人类中的作用值得研究,可能带来重要的治疗方法。”
Pol III广泛存在于动物细胞
Pol III存在于包括人类在内的所有动物物种的细胞中。真核细胞核中有三种不同的RNA聚合酶,负责转录不同类别的基因。RNA聚合酶III是一种进化上保守的酶,产生短的非编码RNA、tRNA和5S rRNA。虽然它被认为是细胞生长所必需的,但直到现在,尚未发现其与衰老有关。
研究小组利用一系列遗传方法,包括插入突变、RNA干扰等,在成年后抑制Pol III的活性,并观察寿命的延长。酵母、果蝇和线虫被用作模型生物,尽管它们亲缘关系不近,但都含有Pol III。
雷帕霉素的靶标调节Pol III活性
抑制Pol III的效果与免疫抑制药物雷帕霉素类似,雷帕霉素已被证实可延长小鼠和其他动物的寿命。雷帕霉素复合物1的靶标(TORC1)调节Pol III的活性。这一发现有助于科学家了解雷帕霉素等延长哺乳动物寿命药物的作用机制。
研究的共同通讯作者Nazif Alic博士解释说:“市面上有大量宣称能延长寿命和促进健康老龄化的药物,但很少有人知道它们是如何起作用的。”他指出:“我们现在认为,Pol III能够对抑制雷帕霉素的信号做出反应,促进生长和加速衰老。而抑制Pol III就足以使果蝇活得更长,就像给它们注射雷帕霉素一样。如果我们能了解这种机制并扩展到更大范围的物种,就可以制定有针对性的抗衰老疗法。”
仅在肠道抑制Pol III就足以延长寿命
在果蝇和线虫的肠道中抑制Pol III,就足以延长寿命。当Pol III仅在果蝇的肠干细胞中被抑制时,它们也能活得更长。长寿与年龄相关的肠道病理和功能下降的改善、蛋白质合成抑制、蛋白质平衡胁迫耐受性增加有关。限制肠道Pol III的活性可以达到抑制全身TORC1的长寿效益。
因此,Pol III是长寿信号网络的关键调节因子,而促合成代谢活性的Pol III介导了老化加速。Pol III的进化保守性肯定了其作为治疗靶点的潜力。
另一位通讯作者Jennifer Tullet博士说:“令人惊讶的是,我们可以通过遗传调整对寿命和肠道健康产生积极影响。了解潜在的分子机制,为抗衰老治疗提供了新策略。”该小组计划继续研究Pol III在成年生物体中的作用,以揭示其活性减少如何延长寿命。