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增加一个蛋白的量就能延寿30%?P62蛋白到底何许人也?

 成靖 2020-02-20

最近多个朋友跑来跟笔者说,又有延寿实验在高影响因子学术期刊上发表了,据说只要增加一个蛋白的量就能延寿30%!蛋蛋掐指一算,这不是要我活到130岁!超过120的极限了?

吓得笔者赶紧去看了一眼……哦,原来是线虫中的实验……白激动一场之后,我们还是要来看看这个结果扩展到人类的可能性有多大呢?

增加一个蛋白的量就能延寿30%?P62蛋白到底何许人也?

今天我们就来简单讲讲这个实验中过表达(增加蛋白质的表达量)的蛋白:p62。

一、P62蛋白介绍

P62蛋白由SQSTM1基因编码,文献中喜欢把它写作p62/SQSTM1,原名叫Sequestosome-1。P62蛋白是选择性自噬【注1】的受体,在细胞内充当泛素化蛋白【注2】与自噬体之间的“桥梁”。

应激压力(比如细胞毒性条件)存在时,细胞内会产生错误折叠蛋白,它们会被泛素化,然后连接到p62蛋白上,进而被运往自噬体【注3】,在与溶酶体融合后被降解。

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注:

1、自噬分为两种类型:一种是在营养不足时被激活的非选择性自噬,其目的是在营养缺乏期间提供细胞内能量来源和合成代谢的基础;另一种是去除应激压力下产生的废物(如错误折叠的蛋白)的选择性自噬,其需要“衔接子”(p62)将错误折叠的蛋白质和功能障碍的细胞器靶向自噬体,同时正常功能的细胞成分会被保留下来。

2、泛素化修饰是蛋白质的一种降解途径。

3、LC3是构成自噬体膜的蛋白,携带有泛素化蛋白的p62会与LC3结合,从而被自噬体包裹,进入溶酶体被降解。有关自噬的更过内容可以去后台回复“自噬”。

错误折叠蛋白在胞内的积累会破坏蛋白质稳态,这是衰老细胞的特征。而p62蛋白通过促进选择性自噬,将这些错误折叠的蛋白降解为可被回收利用的氨基酸,来维持蛋白质稳态

另外,我们之前的文章中介绍过,p62还是Nrf2信号的天然激活剂,也就是说p62可以通过Nrf2来增加细胞的抗氧化能力。

除上所述,对p62的研究发现,它还可能参与有丝分裂、细胞分化、细胞凋亡、免疫反应过程,并调节钾离子通道。

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在小鼠中,随着年龄的增长p62蛋白表达下降。最近的发现表明,在人类中,p62在神经退行性疾病、癌症、肥胖和其它与年龄相关的疾病中可能起着重要的作用,有希望成为对抗衰老的新靶点。

光说不练假把式,我们来看看靶向p62蛋白后的延寿效果吧。

二、改变p62蛋白表达后的延寿结果

目前已经在线虫和果蝇中发现,增加p62蛋白的表达可以延长寿命。(注意!只是线虫和果蝇哦,我仿佛看到了老读者的一脸冷漠)

不管不管,我们来看,好的开始是成功的一半嘛~

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1、延长线虫寿命

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这篇最新发表在《自然·通讯》上的文章发现,SQST-1(p62在线虫中的同源蛋白)的过表达在不同组织中诱导选择性自噬,改善了神经元和肠道中的蛋白质稳态,这使得线虫的寿命延长了约30%(图a)。

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图b中可以看出,SQST-1的延寿作用可以被“敲除UBA结构域(与泛素化蛋白相互作用的区域)”消除。这表明SQST-1延长寿命的效应需要泛素化蛋白参与!

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人P62的蛋白质结构域(一个结构域代表一个功能区)。但是在线虫中,只有ZZ结构域和UBA结构域。

并且,在热休克刺激(具有细胞毒性)条件下,过表达SQST-1对延长线虫寿命是必需的。

这篇文章提示我们,在线虫中过表达p62蛋白可以延寿,且在细胞毒性条件下增加p62介导的选择性自噬可能有益,并可能抵消与年龄有关的神经退行性疾病。

2、延长果蝇寿命

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5个月前,《细胞报告》发表了这篇文章,发现过表达p62蛋白延长了中年果蝇的健康期和寿命。

也就是说在中年果蝇中上调p62蛋白质的表达量,可以达到延年益寿的效果,这一效应是通过促进自噬从而改善蛋白质稳态,以及促进线粒体分裂和线粒体自噬从而改善线粒体功能来实现的。

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在这项实验中,研究人员通过定量PCR发现,p62蛋白的转录水平在果蝇成年初期(0-30天)增加,但在中年(30天)之后,p62的转录水平急剧下降!

在发现p62转录水平的分水岭之后,研究人员分别在成年初期和中年的果蝇中过表达了p62,他们发现,成年初期果蝇的寿命没有变化,但雌性中年果蝇的寿命被显著延长了……可惜的是,在雄蝇中没有观察到延寿效应,对不起了(诶?我为什么要说对不起?)。

也就是说,与线虫中的结果不同,在果蝇实验中,过表达p62蛋白只能延长中年雌性果蝇的寿命。

三、改变p62蛋白表达的隐患

看起来不错呀,这个买卖可以接着做呀。不过在通过改变p62的表达来延寿的这条路上,却有一个大坑在等着我们,那就是癌症!

虽然p62蛋白可以通过促进选择性自噬,来防止遗传毒性和致癌突变的积累,从而发挥抑癌作用。然而在一些研究中却发现p62有促癌的作用。

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研究表明,上皮细胞中高水平的p62对诱导癌症转化是充分且必需的。这一过程通过激活mTOR信号通路实现,与p62的自噬相关功能无关。因此,p62蛋白的促癌作用是独立于选择性自噬通路之外的。

除此之外,也有研究表明,p62能够加强乳腺癌转移。阻止p62的表达可减弱高度转移性细胞的侵袭性,而在体外模型中,过表达p62会促进非转移性细胞的侵袭。

同时,有研究在前列腺癌的成纤维细胞和肝细胞癌中观察到了p62积累与c-myc(一个癌基因)表达之间的联系。

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因此,如何靶向p62还需要更多的研究。不过,抛开p62,选择性自噬可能是一个更好的干预靶点,而参与其中的哪些基因在抗衰中更适合就是下一个需要解决的问题。

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