衰老伴隨著細胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)(proteostasis)的降低,構(gòu)成許多與年齡相關(guān)的、蛋白質(zhì)錯誤折疊疾病的病理基礎(chǔ)。然而,衰老如何破壞蛋白平衡的機制仍不清楚。與成熟蛋白質(zhì)相比,新生多肽更容易發(fā)生錯誤折疊,因此成為蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重大負擔。在翻譯延伸過程中,核糖體的速度在位置上是可變的,而這些局部的變化影響著共翻譯轉(zhuǎn)運(蛋白質(zhì)一邊翻譯一邊轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng))過程。一般認為,翻譯延伸過程的一過性減慢可以促進新生蛋白的折疊、組裝、細胞器靶向定位和分子伴侶招募等過程,有利于共翻譯轉(zhuǎn)運。然而,如果翻譯延伸過程持續(xù)減慢,則可能導(dǎo)致核糖體碰撞和新生多肽及轉(zhuǎn)錄本的降解,不利于共翻譯轉(zhuǎn)運,會出現(xiàn)新生蛋白質(zhì)聚集、細胞適應(yīng)性受損和神經(jīng)退行性改變。衰老的標志之一是蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的失衡,但尚不清楚衰老是否破壞了翻譯延伸和共翻譯轉(zhuǎn)運之間的緊密平衡。
2022年1月19日,Nature雜志在線刊登了題為“Ageing exacerbates ribosome pausing to disruptcotranslational proteostasis”的文章。該研究發(fā)現(xiàn),衰老過程中翻譯效率的改變或有助于破壞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。核糖體停頓的增加導(dǎo)致核糖體相關(guān)質(zhì)量控制機制(ROC)超負荷及新生多肽聚集,在衰老過程中對蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的破壞具有重要作用。
研究者運用核糖體測序(Ribo-seq)等技術(shù)手段檢測衰老是否會改變秀麗隱桿線蟲和芽殖酵母衰老模型的翻譯延伸過程。系列結(jié)果顯示,這兩種生物中與年齡相關(guān)的翻譯起始減少,且核糖體停頓增加。
通過后續(xù)一系列相關(guān)實驗,研究人員發(fā)現(xiàn),在衰老的酵母和線蟲的特定位置上,核糖體停頓加劇,包括多位點拉伸,導(dǎo)致核糖體碰撞增加,后者將觸發(fā)、激活ROC通路。
總之,這項研究將衰老過程中的核糖體停頓與共翻譯轉(zhuǎn)運、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來,證明了然停頓的增加將導(dǎo)致RQC超負荷新生多肽聚集,破壞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài),在衰老引起的全身衰退中起重要作用。
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