衰老与疾病

随着人口的逐渐老龄化,探索衰老的生物学基础及其相关的分子机制已成为现代科学研究的一个重要课题。衰老会引起多器官功能衰减,导致各种衰老相关代谢、神经系统、心血管重大疾病发生和发展。如糖尿病, 骨质疏松症、心力衰竭、冠心病、阿尔茨海默症。另外衰老与肿瘤的发生发展也密切相关。

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生物物理所发现调控“年老忘事”新靶点

来源:生物物理所 2017-09-13 09:24

 

9月7日,中国科学院生物物理研究所陈畅课题组题为Increased GSNOR expression during aging impairs cognitive function and decreases S-nitrosation of CaMKIIα的研究论文发表在Journal of Neuroscience上。论文首次揭示亚硝基化谷胱甘肽还原酶GSNOR(S-nitrosoglutathione reductase)在衰老相关认知功能损伤中的关键作用。

随着世界人口老龄化问题加剧,脑老化以及神经退行性疾病的威胁越来越大。美国Marist民意调查机构在1247名成年人对衰老的恐惧调查显示,对比容颜消逝以及多种退行性疾病,82%的民众认为衰老相关的认知功能损伤是衰老带来的最大恐惧。衰老相关的认知功能损伤严重降低了老年人的生活质量和自主生活能力,并给家庭和社会带来了看护压力和经济负担。因此,研究衰老相关的认知功能损伤机制并寻找应对策略意义重大。

陈畅课题组研究发现,在衰老人群和小鼠的海马组织中GSNOR的表达水平随年龄显着增加。神经元特异性高表达GSNOR的转基因小鼠学习记忆能力明显缺陷,海马脑片长时程增强损伤以及海马神经元树突棘密度降低。在自然衰老小鼠(22月龄)中敲除GSNOR可以增强衰老小鼠的认知功能以及海马脑片长时程增强作用。通过亚硝基化修饰定量蛋白质组学分析自然衰老小鼠海马中亚硝基化修饰水平的变化,发现认知功能关键蛋白CaMKIIα的亚硝基化修饰水平在衰老海马中明显降低。在海马神经元中确定了GSNOR对于CaMKIIα的亚硝基化修饰水平的调控以及GSNOR可通过降低海马区CaMKIIα的亚硝基化修饰下调其在突触小体中的积累,同时抑制下游谷氨酸受体GLUR1(S831)磷酸化修饰。另外,实验证明通过补充NO信号通路可以挽回神经元特异性高表达GSNOR诱导的学习记忆损伤。

该研究结果确定了GSNOR是衰老相关认知功能损伤的新的潜在靶点,并与传统的自由基衰老学说相反,提出NO信号通路不足很可能是导致衰老相关认知功能损伤的重要原因。同时,研究还在体内首次证明了CaMKIIα的亚硝基化修饰的新机制,GSNOR可通过下调CaMKIIα的亚硝基化修饰抑制其在突触小体中的积累。这些结果为减缓衰老相关认知功能损伤提供了潜在的新靶点和新策略。

陈畅为论文的通讯作者,陈畅课题组博士后张玉英为论文的第一作者。研究工作得到生物物理所刘光慧课题组、袁增强课题组,中科院昆明动物研究所姚永刚课题组,北京大学张晨课题组以及美国加利福尼亚大学Limin Liu课题组的支持。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划重大专项、中科院个性化药物先导专项A的支持。(生物谷Bioon.com)

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