本报讯 一项11月25日发表于《自然-衰老》的研究找到了维持细胞年轻的秘诀——让核仁尽可能小。这有助于探索新的治疗方法，从而延长人类寿命。该研究还建立了一个细胞死亡计时器，可以显示细胞距离死亡的时间。
核仁是真核细胞核内的一个高度动态结构，内含核糖体DNA（rDNA）。rDNA是基因组中最脆弱的部分之一，其重复性导致受损后很难修复。然而如果rDNA中的损伤不能得到准确修复，可能造成染色体重排，甚至导致细胞死亡。
从酵母到蠕虫再到人类，核仁在衰老过程中会不断膨胀。而像限制卡路里摄入或减少饮食摄入这样的抗衰老策略，可以使核仁变小。这让美国威尔·康奈尔医学院的研究人员怀疑，保持核仁的微小可能有助延缓衰老。
“衰老是导致癌症、心血管疾病和神经退行性疾病的高危因素。与其单独治疗每种疾病，不如开发一种治疗方法或补充剂，通过预防导致疾病的潜在分子缺陷延缓疾病发作。”论文作者、该医学院教授Jessica Tyler说。
在这项工作中，研究人员尝试从酵母身上找到答案。除了能制作面包和啤酒外，酵母也是科学家青睐的模型生物，因为它在细胞层面上与人类十分相似。
研究人员设计了一种方法，将rDNA固定在酵母细胞核周围的膜上。这样他们就可以控制酵母何时固定、何时不固定。“这种方法的优势在于，可以将核仁大小与抗衰老策略的所有其他影响隔离开。”论文第一作者、威尔·康奈尔医学院的J. Ignacio Gutierrez说。
研究人员发现，小核仁延缓衰老的程度与限制热量摄入大致相同。
有趣的是，随着细胞衰老，核仁在整个生命周期中并没有以相同的速度膨胀。在酵母生命周期的大部分时间里，核仁都较小；一旦达到阈值，它会突然快速生长并胀大。细胞在达到上述阈值后，通常平均只能再进行5次细胞分裂，然后就会死亡。
Gutierrez说，当他们观察到核仁的膨胀不是线性增长时，就意识到这个发现很重要。超过这个阈值，就像按下死亡计时器，细胞的生命进入倒计时。
在衰老过程中，DNA会积累损伤，其中一些损伤可能对细胞造成破坏。研究人员发现，大核仁的rDNA稳定性不如小核仁。此外，当核仁较大时，通常被排除在外的蛋白质和其他分子会进入，这对脆弱的rDNA造成了严重破坏。
接下来，研究人员计划研究核仁对人类干细胞衰老的影响，因为干细胞很特别，可以转化为其他类型的细胞。因此，研究人员希望找到增强干细胞分化能力的方法。（徐锐）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s43587-024-00754-5