抗生素可預防衰老過程中的神經退行性疾病
抗生素米諾環(huán)素延長了衰老蛔蟲的壽命,并阻止了蛋白質的積累,揭示了一種保護機制,可以用于治療,幫助預防神經退行性疾病?,F(xiàn)在,斯克里普斯研究中心的科學家們發(fā)現(xiàn),米諾環(huán)素可以通過防止在衰老過程中蛋白質的積累來延長蛔蟲的壽命。
蛋白質聚集會引起幾種與年齡有關的進行性腦疾病,包括肌萎縮性側索硬化癥、阿爾茨海默病、帕金森病和朊病毒病。斯克里普斯的研究表明,米諾環(huán)素甚至可以在年齡較大、應激反應通路受損的動物體內阻止這種積累。
細胞中蛋白質的數(shù)量與蛋白質制造和處理的速率是平衡的,這被稱為蛋白質穩(wěn)定。隨著年齡的增長,蛋白質的平衡會受到損害。
斯克里普斯研究中心的研究生格雷戈里·索利斯(Gregory Solis)是這項研究的主要作者,他說:“如果有一種方法可以通過在出現(xiàn)神經退行性癥狀或疾病標志物(如蛋白質積聚)的第一個跡象時就對老年人進行治療,從而增強蛋白酶的穩(wěn)定性,延長壽命和健康,那將是一件了不起的事情。”“在這項研究中,我們研究了二甲胺四環(huán)素是否能夠減少已經受損的動物的蛋白質聚集并延長它們的壽命。”
研究小組首先測試了21種已知可以延長秀麗隱桿線蟲(秀麗隱桿線蟲)幼蟲壽命的不同分子。他們發(fā)現(xiàn)所有這些分子都能延長幼小蠕蟲的壽命,然而,對老蠕蟲起作用的唯一藥物是米諾環(huán)素。
為了找出原因,研究人員觀察了米諾環(huán)素是否對蠕蟲的蛋白質聚集有任何影響。他們對待年輕和年老蠕蟲與水或二甲胺四環(huán)素然后測量兩種蛋白質,α-synuclein amyloid-β,來建立在帕金森癥和阿爾茨海默氏癥,分別。無論蠕蟲的年齡如何,那些使用米諾環(huán)素的蠕蟲隨著年齡的增長,兩種蛋白質的聚集都減少了。
接下來,研究小組將注意力轉向這一發(fā)現(xiàn)背后的機制。首先,他們觀察二甲胺四環(huán)素是否會激活在較老的蠕蟲體內受損的應激信號蛋白,但他們發(fā)現(xiàn)二甲胺四環(huán)素實際上會降低它們的活性。接下來,他們研究了它是否關閉了細胞的蛋白質處理過程,但這也不是它的作用方式。
當研究人員使用化學探針觀察米諾環(huán)素如何影響細胞中主要的蛋白質調節(jié)分子時,發(fā)現(xiàn)米諾環(huán)素直接影響細胞的蛋白質制造機制,即核糖體。蠕蟲、小鼠和人類細胞都是如此。
最后,研究小組使用蛋白質制造活動增加或減少的蠕蟲,研究這如何改變米諾環(huán)素對蛋白質水平和壽命的影響。正如預測的那樣,在蛋白質制造已經減少的突變蠕蟲中,他們發(fā)現(xiàn)需要更低劑量的二甲胺四環(huán)素來進一步降低蛋白質水平和延長壽命。在蛋白質制造增加的蠕蟲中,則相反。這表明,米諾環(huán)素通過控制核糖體蛋白質制造的速率來延長壽命。
“我們已經確認米諾環(huán)素是一種可以延長已經衰老的蠕蟲壽命和改善蛋白質平衡的藥物,”Michael Petrascheck博士說。“我們的研究揭示了二甲胺四環(huán)素如何阻止蛋白質聚集,并為藥物研發(fā)奠定了基礎,旨在優(yōu)化這種已獲批準的藥物,以治療一系列神經退行性疾病。”
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