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《昆明动物所等发现新的健康衰老促进因子ATF7》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： 姜丽华
  • 发布时间：2023-01-16

  • 慢性低度炎症是衰老的主要特征之一，而这种炎症与诸多衰老有关疾病密切相关，如神经退行性疾病、代谢综合征、癌症、心血管疾病等。长寿老人可规避或延缓一些重大的老年疾病，这种生存优势是否与其炎症状态有关迄今并不清楚。因此，以健康长寿人群为研究对象，探索其炎症调控的机制，或能为延长生物体的健康寿命，实现健康衰老提供新的靶点。

    中国科学院昆明动物研究所研究员孔庆鹏团队前期揭示了长寿老人的健康保护机制，如自噬功能增强（Genome Research，2018）、脂代谢功能增强（Aging Cell，2022）、核糖体功能降低（Science Advances，2022）等。近日，该团队与昆明动物所研究员何永捍团队与中南大学湘雅医院教授李吉团队合作，发现长寿老人的多种炎症因子表达水平下调；进一步分析发现，长寿老人这种低炎症水平可能受转录调控因子ATF7（activating transcription factor 7）调控。研究人员利用多种细胞衰老模型进行功能验证发现，过表达或敲降ATF7可分别延缓或促进细胞衰老。同时，ATF7还可通过抑制NF-κB通路、增强靶基因H3K9二甲基化（H3K9me2）水平，进而抑制衰老相关分泌表型（SASP）的分泌，而SASP正是衰老相关炎症的重要来源。该研究利用秀丽隐杆线虫作为研究模型发现，过表达ATF7的确可以抑制线虫的衰老表型，延长线虫的健康寿命。研究结果表明ATF7是长寿人群中存在的新型健康衰老调控基因，该基因可通过延缓细胞衰老和降低老年个体的炎症水平促进健康长寿。

    相关研究成果以Longevity-associated transcription factor ATF7 promotes healthspan by suppressing cellular senescence and systematic inflammation为题于近日发表在Aging and Disease上。研究工作获得科学技术部、国家自然科学基金委、中国科学院、云南省科学技术厅、昆明市等基金项目的资助。

  • 原文来源：https://www.cas.cn/syky/202301/t20230106_4860173.shtml
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  • 《发现细胞衰老的新原因》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-07-29
    • 南加州大学维特比工程学院的新研究成为我们理解衰老过程如何运作的关键。这些发现可能为更好的癌症治疗和革命性新药铺平道路，这些药物可以在晚年大大改善人类健康。 来自化学工程与材料科学助理教授Nick Graham及其团队与Provost生物科学与生物医学工程教授Scott Fraser以及Zohrab A. Kaprielian工程研究员Pin Wang合作，最近在期刊上发表了这项工作。生物化学。 格雷厄姆说：“要从青春的泉源中喝水，你必须弄清楚青年的泉源在哪里，并了解青年的泉源在做什么。” “我们正在做相反的事情;我们正在努力研究细胞衰老的原因，以便我们能够设计出更好老化的治疗方法。” 细胞老化的原因是什么？ 为实现这一目标，主要作者，格雷厄姆实验室的研究生Alireza Delfarah专注于衰老，这是细胞永久停止产生新细胞的自然过程。这一过程是与年龄相关的衰退的关键原因之一，表现在关节炎，骨质疏松症和心脏病等疾病中。 “衰老细胞实际上与干细胞相反，干细胞具有无限的自我更新或分裂潜力，”Delfarah说。 “衰老细胞永远不会再分裂。这是一种不可逆转的细胞周期停滞状态。” 研究小组发现老化的衰老细胞停止产生一类叫做核苷酸的化学物质，这是DNA的基石。当他们服用年轻细胞并迫使他们停止产生核苷酸时，它们会衰老或衰老。 “这意味着核苷酸的产生对于保持细胞年轻化至关重要，”德尔法拉说。 “这也意味着如果我们能够阻止细胞丢失核苷酸合成，那么细胞的衰老可能会更慢。” 格雷厄姆的团队研究了强大增殖的年轻细胞，并给它们喂食了稳定碳同位素标记的分子，以追踪细胞消耗的营养物质如何被加工成不同的生化途径。 Scott Fraser和他的实验室与研究团队合作开发了结果的3D图像。这些图像意外地揭示了衰老细胞通常具有两个核，并且它们不合成DNA。 在此之前，衰老主要在称为成纤维细胞的细胞中进行研究，成纤维细胞是动物中结缔组织最常见的细胞。格雷厄姆的研究小组正在关注上皮细胞是如何发生衰老的，这些细胞排列在体内器官和结构的表面以及大多数癌症出现的细胞类型中。 格雷厄姆说，衰老最广为人知的是身体对抗癌症的保护屏障：当细胞受到可能有发展成癌症风险的损害时，它们会进入衰老并停止增殖，从而癌症不会发展和扩散。 格雷厄姆说：“有时人们将衰老视为一把双刃剑，它可以预防癌症，这是一件好事。” “但它还会促进衰老和疾病，如糖尿病，心脏功能障碍或动脉粥样硬化和一般组织功能障碍，”他说。 格雷厄姆说，目标不是完全防止衰老，因为这可能会释放癌细胞。 “但另一方面，我们希望找到一种方法来消除衰老细胞，促进健康老化和更好的功能，”他说。南加州大学维特比工程学院的新研究成为我们理解衰老过程如何运作的关键。这些发现可能为更好的癌症治疗和革命性新药铺平道路，这些药物可以在晚年大大改善人类健康。 来自化学工程与材料科学助理教授Nick Graham及其团队与Provost生物科学与生物医学工程教授Scott Fraser以及Zohrab A. Kaprielian工程研究员Pin Wang合作，最近在期刊上发表了这项工作。生物化学。 格雷厄姆说：“要从青春的泉源中喝水，你必须弄清楚青年的泉源在哪里，并了解青年的泉源在做什么。” “我们正在做相反的事情;我们正在努力研究细胞衰老的原因，以便我们能够设计出更好老化的治疗方法。” 细胞老化的原因是什么？ 为实现这一目标，主要作者，格雷厄姆实验室的研究生Alireza Delfarah专注于衰老，这是细胞永久停止产生新细胞的自然过程。这一过程是与年龄相关的衰退的关键原因之一，表现在关节炎，骨质疏松症和心脏病等疾病中。 “衰老细胞实际上与干细胞相反，干细胞具有无限的自我更新或分裂潜力，”Delfarah说。 “衰老细胞永远不会再分裂。这是一种不可逆转的细胞周期停滞状态。” 研究小组发现老化的衰老细胞停止产生一类叫做核苷酸的化学物质，这是DNA的基石。当他们服用年轻细胞并迫使他们停止产生核苷酸时，它们会衰老或衰老。 “这意味着核苷酸的产生对于保持细胞年轻化至关重要，”德尔法拉说。 “这也意味着如果我们能够阻止细胞丢失核苷酸合成，那么细胞的衰老可能会更慢。” 格雷厄姆的团队研究了强大增殖的年轻细胞，并给它们喂食了稳定碳同位素标记的分子，以追踪细胞消耗的营养物质如何被加工成不同的生化途径。 Scott Fraser和他的实验室与研究团队合作开发了结果的3D图像。这些图像意外地揭示了衰老细胞通常具有两个核，并且它们不合成DNA。 在此之前，衰老主要在称为成纤维细胞的细胞中进行研究，成纤维细胞是动物中结缔组织最常见的细胞。格雷厄姆的研究小组正在关注上皮细胞是如何发生衰老的，这些细胞排列在体内器官和结构的表面以及大多数癌症出现的细胞类型中。 格雷厄姆说，衰老最广为人知的是身体对抗癌症的保护屏障：当细胞受到可能有发展成癌症风险的损害时，它们会进入衰老并停止增殖，从而癌症不会发展和扩散。 格雷厄姆说：“有时人们将衰老视为一把双刃剑，它可以预防癌症，这是一件好事。” “但它还会促进衰老和疾病，如糖尿病，心脏功能障碍或动脉粥样硬化和一般组织功能障碍，”他说。 格雷厄姆说，目标不是完全防止衰老，因为这可能会释放癌细胞。 “但另一方面，我们希望找到一种方法来消除衰老细胞，促进健康老化和更好的功能，”他说。 雷厄姆说，该团队的研究已经应用于新兴的传感学领域，开发可能能够消除老化细胞的药物。他说，人体临床试验仍处于早期阶段，但对老鼠的研究表明，通过消除衰老细胞，老鼠的年龄会更好，寿命更长。 格雷厄姆说：“它们可以使老鼠体内衰老，功能逐渐消失，用消炎药治疗它，消除衰老细胞，使小鼠恢复活力。如果有的话，这些溶血药物就是青春的源泉。” 他补充说，为了设计成功的溶血药物，确定衰老细胞的独特之处非常重要，这样药物就不会影响正常的非衰老细胞。 “这就是我们进入的地方 - 研究衰老细胞的新陈代谢，并试图弄清楚衰老细胞是如何独特的，这样你就可以围绕这些代谢途径设计出有针对性的治疗方法，”格雷厄姆说。 ——文章发布于2019年7月25日
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  • 《昆明植物所等解析聚天冬氨酸促进植物富集重金属镉的机制》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：姜丽华
    • 发布时间：2023-01-07
    • 重金属镉（Cd）对生物体而言是一种有毒元素，耕地土壤中的Cd严重威胁着人类健康，去除污染土壤中的Cd是保证土壤长期安全利用的必要措施。植物提取是利用Cd高（超）富集植物将土壤中的Cd吸收和转运至地上部分，通过收获植物材料进行无害化、资源化处理的一种修复土壤Cd污染的绿色技术。除了植物对Cd的吸收和富集能力，植物提取效率与土壤条件也密切相关：一方面，土壤中的有效营养影响植物的生长；另一方面，土壤中Cd的有效性直接决定植物对Cd的吸收效率。因此，可以利用一些土壤改良剂提高土壤中矿质元素或重金属的生物有效性来强化植物提取效率。 聚天冬氨酸（PASP）是一种可完全降解的天然聚合物，在农业和环境领域有广泛的应用。研究发现PASP能有效强化植物对土壤中重金属的提取效率，但前期普遍认为PASP通过螯合作用直接活化了土壤中的重金属或营养元素，而忽略了PASP与其他土壤因子（特别是土壤微生物）的相互作用是否会对植物富集重金属产生影响。为了从相关机制中进一步发掘强化植物提取Cd效率的方法，中国科学院昆明植物研究所和云南师范大学研究人员以Cd高富集植物鬼针草（Bidens pilosa L.）为研究对象，对以上问题展开了研究。 研究人员发现土壤添加3g kg-1和6g kg-1的PASP不仅显著（P < 0.05）增加了鬼针草的生物量，也显著（P < 0.05）促进了鬼针草对Cd的吸收（图1），最终使得鬼针草对Cd的提取效率（地上部分总Cd富集量）分别提高了46.4%和76.4%。对植物根际土壤的元素含量分析表明PAPS处理明显改变了（P < 0.05）土壤元素的有效性，从而有效促进了植物对Cd和营养元素的摄入。除了PASP对元素的直接螯合作用，该研究发现PAPS处理使植物根际募集了多种植物促生菌（图2），这些植物促生菌能通过多种机制促进Cd胁迫下鬼针草的生长和活力，同时一些植物促生菌也能通过分泌有机酸、铁载体等物质间接活化土壤中Cd和营养元素。其中，一些具有解钾（K）功能的植物促生菌可能和PASP一起使得土壤有效K含量增加3.7~21.7倍，除了作为植物营养，有效K的增加可能也对植物富集Cd具有重要的调节作用。此外，植物生理和代谢组分析发现鬼针草叶片中抗氧化酶、氨基酸、有机酸和脂类参与的多种解毒过程被显著（P < 0.05）诱导，这是鬼针草在Cd摄入显著增加的情况下维持生长的内在基础。 以上结果表明PASA通过重塑植物根际环境（特别是微生物群落组成）和调节植物代谢过程来促进鬼针草的生长和对Cd的富集。该研究促进了对土壤螯合剂强化植物提取效率的机制的认识，为螯合剂和植物促生菌联合强化植物提取效率提供了理论指导。研究结果以Polyaspartic acid enhances the Cd phytoextraction efficiency of Bidens pilosa by remolding the rhizospheric environment and reprogramming plant metabolism为题发表在Chemosphere上。相关研究工作得到中国科学院青年创新促进会和云南省基础研究计划重点项目等的支持。
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