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APL Bioengineering:高水平的黏着斑蛋白有助让衰老的心脏保持年轻

来源:本站原创 2018-10-03 11:37

2018年10月3日/生物谷BIOON/---随着年龄的增长,我们的细胞会逐渐失去它们的形状,从而导致我们在衰老时经历的许多影响。这给心脏带来了特殊的问题,在那里,衰老会破坏让血液在全身流动的心肌细胞内的蛋白网络。

在一项新的研究中,关于心肌如何在果蝇中保持其形状的新发现揭示了心脏功能、代谢和长寿之间存在的至关重要的关系。来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员发现,维持高水平的黏着斑蛋白(vinculin)---一种让心肌细胞彼此粘在一起的蛋白---为果蝇带来健康益处。这项新的研究证实经过培养让黏着斑蛋白产生的数量增加50%的的果蝇具有更好的心血管健康,并且它们的平均寿命延长了三分之一。相关研究结果发表在2018年9月的APL Bioengineering期刊上,论文标题为“Preserved cardiac function by vinculin enhances glucose oxidation and extends health- and life-span”。
图片来自APL Bioengineering, doi:10.1063/1.5019592。

论文通信作者Adam Engler说,“你可以想象很多人质疑研究果蝇心脏的重要性。但是我们发现,改善这100个左右心脏细胞的功能会对果蝇的代谢产生重大影响。”

黏着斑蛋白在闰盘(intercalated disk)中起着将心肌细胞粘合在一起的作用。随着年龄的增长,心肌细胞产生较少的黏着斑蛋白。黏着斑蛋白将心脏中的收缩性蛋白进行组装,因此当黏着斑蛋白的水平下降时,我们的心跳变得杂乱无章,效率低下。

通过培育出具有互补基因的果蝇,Engler和他的同事们构建出一种启动额外的黏着斑蛋白编码基因拷贝的基因开关。为了确保仅心肌细胞产生这种蛋白,他们使用与被称为“Tinman”的心脏发育基因相同的激活机制。Engler解释道,这个基因得名于“因为没有它就没有心脏。”

虽然典型的果蝇的寿命为大约六个星期,但产生更多黏着斑蛋白的果蝇能够存活九周的时间。此外,具有更多的黏着斑蛋白数量的果蝇更加活跃,能够攀爬它们所在的笼子的壁,这是对果蝇运动能力的测试。

Engler和他的团队感到吃惊的是,心脏功能的改善也有助于这些果蝇保持更健康的代谢。为了衡量这种改善,这些研究人员给这些果蝇喂食了一种特殊形式的葡萄糖,并检测它们如何修饰和使用这种糖。

相比于正常的果蝇,含有更多黏着斑蛋白的果蝇分解更多的葡萄糖。Engler团队得出结论,果蝇心脏中较高的黏着斑蛋白水平能够让其他的器官高效地获得它们在这个分解过程中所需的营养物。

Engler团队希望有朝一日能够看到他们的研究工作有助于为人类开发出一种增加黏着斑蛋白表达的药物解决方案。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Ayla O. Sessions, Peter Min, Thekla Cordes et al. Preserved cardiac function by vinculin enhances glucose oxidation and extends health- and life-span. APL Bioengineering, September 2018, 2(3), doi:10.1063/1.5019592.

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