衰老加剧核糖体“罢工”并破坏蛋白稳态平衡

衰老

“尘满面、鬓如霜”，衰老是每个生命的必经之路。而死亡，是衰老的终点。如何抵抗衰老进程，自古以来就是一个“热点话题”。

人类对于“长生不老”这件事，从来都很执着：始皇帝海外求仙丹；道家外丹黄白术在中国盛行了近两千年；各种植物也被赋予长寿的含义：人参果、桃子等等；甚至连《西游记》中的妖怪，都想来上一口唐僧肉长生不老。

但随着科学技术的进步，我们已经不再寄希望于各种金丹，而是通过分子、细胞等更为科学严谨的手段，来解释衰老的原理，力求从根源上延缓。

近日，《Nature》上发表了一篇标题为：“Ageing exacerbates ribosome pausing to disrupt cotranslational proteostasis”的文章，以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为模型，发现了衰老的秘密：衰老可以改变翻译动力学——通过引起核糖体“罢工”，加剧蛋白质稳态失衡过程。

文章摘要

衰老伴随着细胞蛋白平衡的下降，这是许多与年龄相关的蛋白质错误折叠引发的疾病的基础。

然而，衰老是如何损害蛋白平衡的？这仍是个未解。

对于蛋白平衡网络而言，新生多肽是一种巨大的负担。研究人员假设，衰老过程中翻译效率的改变，可能会对推动蛋白平衡的崩溃起促进作用。

在这项研究中，科研人员发现，衰老改变了秀丽隐杆线虫和酿酒酵母的翻译伸长动力学。

在衰老的酵母和蠕虫的特定位置，核糖体占位（即核糖体出现“罢工”的情况）增加，这些占位情况较为集中地出现在与蛋白稳态和翻译相关的基因上，以及在共翻译泛素化的多肽链所对应的基因上。并且还表现出一定的氨基酸偏好，而年轻的细胞中也存在这些细胞。这就意味着，年轻细胞中也存在核糖体“罢工”的情况。

而这种“罢工”时间一旦延长，就会导致核糖体碰撞增加，通俗点讲就是核糖体出现“追尾”，形成双核糖体、三核糖体。进一步研究表明，衰老的的细胞中多核糖体现象更为普遍。

核糖体碰撞对于细胞而言来说是有害的，细胞会在此时启动核糖体相关质量控制机制(ribosome-associated quality control，RQC)来新生肽链。值得注意的是，衰老的酵母细胞表现出RQC底物清除受损和聚集增加等现象，表明衰老压倒了这一途径。

事实上，长寿的酵母突变体减少了年龄依赖的核糖体“罢工”，并且延长了寿命。进一步翻译改变与蛋白平衡崩溃联系起来，研究人员发现线虫中显示年龄依赖核糖体“罢工”的新生多肽，在年龄依赖的蛋白聚集体中强烈富集。

值得注意的是，衰老增加了许多蛋白平衡成分的停顿和聚集，这可能会启动一个蛋白平衡崩溃的循环。

研究人员认为，核糖体“罢工”的增加，导致RQC超载和新生多肽聚集，在衰老过程中对蛋白平衡损害和全身衰退有重要作用。

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