小小蟲子身上隱藏著長生不老的終極奧秘?
斯克里普斯研究所(Scripps Research)的一項新研究表明,一種酶阻斷分子能夠將秀麗隱桿線蟲蛔蟲的壽命延長了45%。
研究人員認為,這主要是通過調節大麻素的生物途徑實現的。有關這項研究的詳情,已經發表在3月25日出版的《自然化學生物學》期刊上。此外還有線索表明,這種延壽方法與人類和其它哺乳動物有著意想不到的聯繫。
資深研究作者Benjamin Cravatt博士與Scripps Research化學生物教授Gilula Chair表示:「這項研究揭示了一種新的生命延壽途徑」。
具體來說,其引入了一種強有力的方法,能夠將化學探針應用於蠕蟲等實驗動物,以促進可能與人類相關的生物學發現。
Cravatt以開發先進的「化學蛋白質組學」的方法而為人們所熟知,其方法可用於對酶(及其生物調節途徑)的研究。
在這個新項目中,他們決定對秀麗隱桿線蟲蛔蟲的衰老展開深入的研究。通常情況下,這種小蠕蟲只能存活幾周的時間。
作為對比,在小鼠上實驗的話,可能需要耗費2~3年的時間。因此從理論上來講,選擇秀麗隱桿線蟲蛔蟲作為研究對象,是再合適不過了。
以往的壽命研究中,通常涉及在生物的胚胎階段剔除特定的沉默基因片段,觀察其是否能夠影響受試動物的平均壽命。
有趣的是,在新研究中,Cravatt團隊採取了藉助小分子化合物,來破壞成蟲體內相關酶通路的方法,以期揭示調節生物壽命的途徑。
研究合著者、Scripps Research分子醫學系副教授Michael Petrascheck博士稱:
這種方法的美妙之處在於,我們發現的任何延長壽命的化合物,都可以在哺乳動物身上研究相同的機理和標靶,看它們是否擁有同樣的調節效用。
研究一作、Cravatt實驗室研究生Alice Chen表示:團隊嘗試了化合物庫中的大約100種,它們都可以抑制哺乳動物體內的絲氨酸水解酶。
代謝過程對於確定壽命和衰老的速度至關重要,絲氨酸水解酶就是一種主要的代謝酶。我們認為很有很大的可能,以這種方式找到一種與衰老密切相關的酶。
在找到讓這些化合物透過蠕蟲外皮的方法後,Chen在滿一日的成蟲身上進行了測試。結果發現,某些化合物能夠讓蠕蟲的平均壽命至少延長15%。
其中有一種叫做JZL184的氨基甲酸酯化合物,在最佳劑量下,它能夠將蠕蟲的壽命延長45%。
接受JZL184療法的蠕蟲,有一半以上繼續存活、並且在30天時依然健康。而未接受JZL184療法的蠕蟲,全都早早地死去。
據悉,JZL184由Cravatt實驗室開發,最初只是作為哺乳動物單醯甘油脂肪酶(MAGL)的抑製劑。它的正常工作,包括對2-AG分子的分解。
後者是一種被稱作內源性大麻素(endocannabinoid)的重要神經遞質,能夠激活其中一個受主要精神活性成分影響的受體。
奇怪的是,秀麗隱桿線蟲蠕蟲體內並不存在相應的MAGL酶,因此JZL184在這些動物身上的靶標,仍然是個謎。
不過Chen很快發現,JZL184在蠕蟲中的主要目標酶之一,就是4號脂肪酸醯胺水解酶(FAAH-4)。
儘管FAAH-4和MAGL在氨基酸序列或3-D摺疊方面沒有相關性,但研究團隊在後續實驗中得到了一個驚人的發現:
蠕蟲體內的FAAH-4,與人類或其它哺乳動物的MAGL酶有著相同的作用——分解2-AG——而2-AG與哺乳動物的衰老有關。
最近的一項研究發現,衰老的小鼠腦中,其MAGL酶的活動水平也更高。綜上所述,深入研究蠕蟲體內的FAAH-4/2-AG途徑,有望在未來某個時刻,帶來延長人類壽命的新方法。
最後,這項研究得到了美國國立衛生研究院(DA033760,CA215249)、Damon Runyon癌症研究基金會、以及Abide Therapeutics,Inc的支持。
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