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新技术揭示了酵母中老化的原因

2019-02-14 08:31:02 • 来源：

格罗宁根大学的科学家们设计了一项研究酵母细胞衰老的独特实验。通过跟踪老化酵母中的分子过程，他们发现制造新蛋白质所需的蛋白质过量产生可能是最终杀死细胞的细胞过程的根本原因。他们的结果已在eLife杂志上在线发表。

新技术揭示了酵母中老化的原因

贝克酵母广泛用于研究衰老。一个'母细胞'可以在大约四天内产生大约二十个女儿，然后死亡。但是，由于母亲和女儿在任何酵母培养物中混合，实际上不可能非常详细地遵循老化过程。由分子系统生物学组的Matthias Heinemann教授和欧洲老龄生物学研究所的Liesbeth Veenhoff博士领导的格罗宁根大学跨学科小组设计了一个实验来解决这个问题。

他们将铁珠与酵母细胞偶联，酵母细胞在位于强磁铁内的柱子中的不锈钢网上培养。由于萌芽的子细胞不继承铁珠，它们可以通过恒定流量的培养基冲洗掉。通过从柱中的酵母细胞中定期取样，研究人员能够获得老化过程的动态视图。

生产过剩

“我们分析了大量蛋白质和转录本的样本，”Heinemann解释说。转录物是DNA上编码的基因的一种拷贝，其用作蛋白质产生的模板。通常，转录物的数量与产生的蛋白质的量相关。海涅曼：'我们注意到，随着细胞衰老，这种相关性在一组特定的蛋白质中消失了。从一开始，酵母细胞显示出高于预期的核糖体蛋白数量。这些蛋白质构成细胞的蛋白质工厂。Liesbeth Veenhoff补充说，“受影响的蛋白质是干预衰老过程的有趣目标。”

这种蛋白质过多可能对细胞有害。“它增加了细胞大小，这是酵母衰老的标志之一，”Heinemann解释道。细胞大小增加会限制细胞的营养供应并影响新陈代谢。“因为我们有动态数据，我们可以证明蛋白质的过量产生先于诸如细胞大小增加等过程。我们可以看到非常年轻的细胞过度生产，这表明这是衰老的根本原因。

核糖体蛋白

那么为什么会这样呢?“我们的想法是增加核糖体蛋白的产量对年轻细胞有益，”Veenhoff说。'它允许它们快速成长和成熟。但这个增长计划不知何故继续运行，最终成为一个负面因素。有趣的是，已知的增加寿命的干预措施，如热量限制，可能会减少蛋白质的产生。

酵母的动态实验几乎是直截了当的。除了通过全天候采样进行连续实验四天所需的努力之外，分析也很复杂。“并非所有的子细胞都被冲走了，”海涅曼解释说。有些细胞死了。“这就是为什么我们的团队中有数学家可以纠正我们的数据，因为他们存在旧的，年轻的和死亡的细胞。” Heinemann说，由此产​​生的数据集非常大，“正如现代生物学中的典型”。生成和分析所有数据需要7个人年，但结果是对衰老分子表型的动态观点。

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