综述: 秀丽线虫胰岛素类生长因子和雷帕霉素受体信号通路对衰老的调节作用

衰老表现为随着时间推移而带来的功能上的衰退和死亡率的上升.利用模式生物,研究人员已经证明,衰老受高度保守的信号通路所调控,而且遗传与环境因素的改变可以显著延长寿命并延缓功能上的衰退.作为一种模式生物,秀丽线虫由于其遗传操作的简单性以及基因组的高度保守性,已被广泛应用于现代生物学研究中.许多关于衰老的分子机理最初是在秀丽线虫中被阐明的.本文总结了秀丽线虫中高度保守的胰岛素类生长因子(IGF-1)和雷帕霉素受体(TOR)这两条信号通路调控衰老的研究进展,并对未来的研究方向展开了评述.     

秀丽线虫衰老调控的生理与分子机制

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是目前研究动物衰老调控机制重要模型之一.在线虫中,众多的信号通路经相互协同形成的复杂网络接受来自感觉神经元的各种环境信息,进而通过信号传递作用于各组织器官而影响衰老的诸多方面.线虫衰老的生理与分子调控主要涉及三个调节系统,即发挥神经内分泌功能的insulin/IGF-1体系、进食限制延缓衰老的调节系统和线粒体呼吸链/ATP合成体系.本文主要针对这三类体系的生理与分子调控机制予以论述.     

秀丽线虫脂肪积累调控的生理与分子机制

脂肪积累是一个复杂的生理过程,模式动物秀丽线虫(以下简称线虫)已经成为目前研究脂肪积累的重要模型.线虫中的脂肪酸代谢通路与其他物种中的代谢是基本一致的,很多关键的代谢调节基因的功能已经得到鉴定.线虫中脂肪积累涉及至少4个核心调控通路,分别为胰岛素和转化生长因子β(TGF-β)信号通路、sbp-1/ mdt-15介导的信号通路、核激素受体nhr-49介导的信号通路与雷帕霉素靶标(TOR)和氨基己糖介导的信号通路.此外,神经递质5-羟色胺、多巴胺和谷氨酸参与了脂肪积累的调控,而tub-1和bbs-1可以介导对脂肪积累的神经调控,暗示了纤毛结构与感觉神经元在脂肪积累中可能的重要功能.线虫中的研究工作对人类肥胖症等代谢疾病的研究具有重要的提示作用.     

秀丽线虫:低氧应答研究的模式生物

低氧能够引起秀丽线虫发生相应的生理和行为学变化,并可保护机体免受缺氧损伤.秀丽线虫的低氧诱导因子(HIF-1)的恒定性调控通路和人类的相应通路之间具有高度保守性,因此秀丽线虫也已成为研究低氧应答调控通路进化保守性的重要工具之一.阐明秀丽线虫的低氧应答机制将为了解人类低氧相关疾病的发病机制提供有价值的线索.     

线虫蛔甙(Ascarosides)信息素研究进展

大多数生物通过信息素系统来对环境进行感应和个体间交流,并指导其行为、发育和生理代谢。线虫是在地球上生存策略最多样的动物之一,但其信息素系统却鲜为人知。近年来发现一组称为蛔甙(ascarosides)的线虫种内化学信号物质,在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的交配、聚集和滞育等行为及发育调控方面起着至关重要的作用。随后发现蛔甙在线虫界广泛存在。对蛔甙进行深入全面的了解有利于促进线虫化学生态学学科发展,并填补传统化学生态学中关于化学信息对生物发育调控的知识。因此,对近年来蛔甙的最新研究进展进行了系统总结,包括蛔甙结构与鉴定、组成和功能、生物合成与代谢调控、化学感受信号途径及信息调节模式,从而更好地理解化感信号对线虫乃至高等生物的行为、发育、新陈代谢及衰老的调控机制,为研究生命科学中信息素调控理论提供新的参考。     

调控细胞衰老的胞外环境和胞内因子

衰老是一个多因素调控的不可逆的复杂生命过程,受多种胞外环境和胞内因子影响,表现为胞内组分损伤的积累和生物学功能的逐步退化。随着近年来对衰老研究的不断深入,一些衰老调控分子机制逐渐被揭开。研究显示,许多衰老调控相关的信号通路从单细胞真核生物酵母到哺乳动物是高度保守的。事实上,从简单真核生物酵母中获得的衰老调控机制,可为包括人类在内的高等生物的衰老研究提供极具价值的参考。本综述主要以单细胞真核生物酵母为对象,从胞外环境和胞内因子两方面,阐述调控衰老的相关因素及其调控机制,最后结合衰老研究现状展望了衰老研究的前景,为延缓高等生物衰老和衰老相关疾病的发生发展提供参考。     

秀丽隐杆线虫免疫衰老指标的建立

秀丽隐杆线虫是研究衰老的重要模式生物,但目前对其免疫衰老的研究缺乏评价指标。建立了秀丽隐杆线虫-铜绿假单胞菌感染模型,考察了线虫抗感染免疫能力与衰老之间的关系,建立了线虫免疫衰老的评价指标。首先用铜绿假单胞菌感染线虫建立模型,将处于不同衰老程度的线虫用于感染实验,考察了线虫感染后的生存时间与衰老程度的关系;将感染后的生存时间作为抗感染免疫衰老的指标,其结果与线虫抗氧化能力和寿命指标的结果相互印证。结果显示,7 d、14 d、21 d龄的线虫感染后的生存时间依次减少,与抗氧化能力的衰退情况相符;与野生型相比,长寿线虫(daf-2突变线虫)感染后的生存时间延长,短寿线虫(daf-16突变线虫)感染后的生存时间缩短,线虫的抗感染免疫指标与寿命指标结果相符;能延长线虫寿命的化合物酪氨酸也延长了线虫感染后的生存时间。因此线虫-铜绿假单胞菌感染模型可以用于评价线虫的免疫衰老,感染后线虫的生存时间可作为免疫衰老的评价指标。     

秀丽隐杆线虫固有免疫功能神经调控机制研究进展

固有免疫系统是动植物个体应对外来微生物侵入感染时非常重要的抵御防线。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)作为研究宿主与病原菌之间相互作用的经典模式动物,近年来在神经和免疫之间相互作用的分子与遗传机制等方面的研究取得了长足进展。研究表明,线虫神经元通过释放神经递质与神经多肽(如多巴胺、NLP-20)等,激活相关信号通路途经,参与线虫对病原菌的识别、逃避、调节物理屏障防御能力和激活固有免疫反应,并表达分泌抗菌肽以清除病原菌等的调控进程。本文综述了线虫神经系统调控固有免疫功能机制的最新研究进展,为人们深入了解神经与免疫系统间相互作用的功能分子及其调控机制和揭示人类神经与免疫系统相关疾病的病理机理提供了重要信息。     

衰老相关microRNAs研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA.这是一种广泛存在于真核生物中的内源性单链小分子RNA,miRNAs通过部分碱基对互补方式与靶基因结合,在转录和转录后水平调节靶基因表达.最近研究发现,miRNAs可以靶向多个衰老相关信号通路,在线虫、果蝇、小鼠和人类的衰老过程中发挥了重要的调控作用.本文总结了近年来与衰老相关的miRNAs的研究进展,首先介绍衰老相关的信号通路,然后重点介绍与线虫和哺乳动物衰老有关的miRNAs,以及这些miRNAs如何调控衰老相关信号通路,从而影响细胞、组织和整个机体的衰老进程和衰老相关性疾病,最后展望该领域未来的研究方向.     

综述: 衰老相关microRNAs研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA.这是一种广泛存在于真核生物中的内源性单链小分子RNA,miRNAs通过部分碱基对互补方式与靶基因结合,在转录和转录后水平调节靶基因表达.最近研究发现,miRNAs可以靶向多个衰老相关信号通路,在线虫、果蝇、小鼠和人类的衰老过程中发挥了重要的调控作用.本文总结了近年来与衰老相关的miRNAs的研究进展,首先介绍衰老相关的信号通路,然后重点介绍与线虫和哺乳动物衰老有关的miRNAs,以及这些miRNAs如何调控衰老相关信号通路,从而影响细胞、组织和整个机体的衰老进程和衰老相关性疾病,最后展望该领域未来的研究方向.     

AMPK信号通路与衰老

单磷酸腺苷活化蛋白激酶AMPK(AMP-activated kinase,AMPK)是一种高度保守的细胞能量代谢调控器,在调节细胞的生长、增殖、存活及调节机体能量代谢中起着重要的作用。AMPK参与调节一系列衰老相关信号通路如SIRT1、CRTC-1等。研究AMPK与衰老相关信号通路的关系,对于揭示衰老及衰老相关疾病的发生机制具有重要意义,并为研发以AMPK信号通路为靶点的抗衰老及衰老相关疾病的治疗药物提供新策略。     

细菌与秀丽隐杆线虫之间互作关系的研究进展

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)以其个体小、易培养、生活周期短等优势成为生物发育、衰老、神经及免疫相关机制研究的模式生物.它在实验室培养时主要靠饲喂大肠杆菌OP50,有报道,细菌及其代谢物对线虫的代谢、行为和寿命有至关重要的影响.因此,作为一个遗传模型,秀丽隐杆线虫可以帮助研究微生物与宿主相...     

秀丽隐杆线虫先天免疫信号转导途径

秀丽隐杆线虫因其结构简单、易于培养、生命周期短等特点作为一种模式生物已广泛应用于神经系统、衰老机制及细胞程序性死亡的研究。与高等生物不同,秀丽隐杆线虫缺少适应性免疫途径,只有先天免疫途径在抗病原菌、抗氧化应激等方面发挥重要的作用。其体内的胰岛素/胰岛素样生长因子(insulin/ IGF-1)、转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)、丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPK)和细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)4条免疫相关信号转导途径在不同的环境发挥着主要作用。同时,秀丽隐杆线虫的先天免疫系统在进化中有许多保守之处,这为高等生物的免疫机制研究提供了新思路。据此,就有关秀丽隐杆线虫先天免疫信号转导途径的研究进展进行了简述,期望能为人类等高等生物相关联的免疫作用研究提供借鉴和参考。     

Hippo信号通路调控免疫细胞的功能

Hippo信号通路最初是在果蝇(Drosophila)中被发现的,是在进化上高度保守并能调控器官大小的信号转导通路。在哺乳动物多种组织器官中,Hippo信号通路的关键激酶MST1和MST2(果蝇Hippo激酶的同源分子)通过抑制下游的转录共激活分子YAP(果蝇中为Yorki)的活性来实现对细胞增殖和凋亡的调控。在这些组织器官中条件性敲除Mst1和Mst2或过表达Yap大都会造成细胞过度增殖或肿瘤的发生。近年来,随着研究的不断深入,Hippo信号通路不依赖于YAP的非经典功能也逐渐被发现。其中,Hippo信号通路多个成员在免疫系统中的调控功能逐渐成为该领域的研究热点,特别是在免疫细胞发育分化、机体自身免疫性疾病及应对病毒和细菌入侵等过程中所发挥的调控作用。本文重点阐述了Hippo信号通路在T淋巴细胞中发育、分化、活化和迁移等方面及在部分天然免疫细胞抗感染过程中的功能和调控。     

秀丽隐杆线虫体内脂肪染色方法的探究

近几十年来,秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)因其结构简单、通体透明、生命周期短和易于培养,常作为一种模式生物被广泛用于现代发育生物学、遗传学、抗衰老和及脂肪调控等方面的研究。本文探索了一种对秀丽隐杆线虫体内脂肪的油红O染色方法,利用1%Triton X-100的透过作用,线虫体内脂滴可被油红O更好的着色,镜下观察颜色鲜红,染色效果较好,为以后研究线虫脂肪调控奠定了基础。     

秀丽线虫硬脂酰辅酶A去饱和酶的研究进展

硬脂酰辅酶A去饱和酶(stearoyl-co A desaturase,SCD),也称为Δ9去饱和酶,是脂肪合成的关键酶。SCD在饱和脂肪酸(saturated fatty acids,SFAs)棕榈酸(palmitic acid,C16:0)和硬脂酸(stearic acid,C18:0)的第九和第十位碳原子间引入一个双键,分别将它们催化为单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFAs)棕榈油酸(palmitoleic acid,C16:1n-7)和油酸(oleic acid,C18:1n-9)。大量的研究表明,饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的正常比例对维持生物膜的流动性、信号传递、能量平衡等非常重要。SCD的表达和活性受到环境、激素、饮食及多种转录因子的影响和调控,与肥胖、糖尿病、心脑血管疾病、癌症及其它代谢性疾病相关。近几年来,秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)成为研究脂代谢调控广受欢迎的模式动物。秀丽线虫具有三个编码SCD的基因:fat-5、fat-6和fat-7,与其它物种的scd基因具有高度同源性和保守的生物学功能,影响秀丽线虫的生长、发育、抗逆境和能量平衡等。文章主要综述了近几年来秀丽线虫SCD的相关研究进展,并对SCD未来研究的方向进行展望。     

秀丽线虫的蛋白质组学研究

作为模式生物,秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)已经成功地用于许多生命过程的研究,尤其被广泛应用于现代发育生物学、行为与神经生物学、基因组学、正向和反向的遗传学研究中,近年来,秀丽线虫更成为了一个进行蛋白质组学研究的优良体系,诠释了基于基因组学和RNA干涉研究中的基因功能。许多比较蛋白质组学表达谱的建立可以更好地理解线虫在不同发育阶段、不同温度下基因的表达,在与人类神经疾病相关的疾病研究中,线虫对帕金森疾病、阿尔茨海默症、衰老与寿命、胰岛素通路都有所揭示。另外,线虫的亚蛋白质组学和翻译后修饰如糖基化和磷酸化也已经鉴定,其数据库也在不断地完善。本文介绍了秀丽线虫的蛋白质表达谱建立的历史,尤其是神经科学研究中的应用及翻译后修饰表达谱的建立等方面的研究现状,因此,结合其它分子生物学和基因工程技术,线虫蛋白质组学研究已成为提供一个新的全面的系统分析基因功能的重要工具,提示线虫是"蠕虫蛋白质组学"的一个丰富宝藏。     

Hippo信号调控果蝇中肠稳态维持的机制研究

Hippo信号通路是近年来发现在进化上高度保守的肿瘤抑制信号通路,能通过协调细胞增殖与凋亡来控制组织、器官发育的大小,并在干细胞的自我更新及组织稳态维持中发挥着极其重要的作用。Hippo信号通路关键成员的活性异常可以导致包括癌症在内的多种疾病的发生。因此,Hippo信号通路成员的蛋白稳定性调控是Hippo信号通路研究的重点之一。果蝇中的研究表明,Hippo信号通路上游成员Pez的蛋白稳定性受NEDD4(neural precursor cell expressed developmentally down-regulated protein 4)家族泛素连接酶Su(dx)及Kibra的共同调节,进一步的研究揭示了该调控过程的具体分子机制。该调控在维持果蝇中肠干细胞(intestinal stem cell,ISC)稳态平衡中发挥了重要作用。在哺乳动物细胞中的研究则提示该调控机制存在进化上的保守性。这些研究成果不仅加深了我们对Hippo信号通路调控果蝇肠稳态功能的认识,还为我们研究相关肿瘤发生发展的机制和发掘潜在的肿瘤治疗靶点提供了新的思路。     

高迁移率族蛋白B1的胞外作用与免疫效应

高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是一种高度保守的核蛋白,具有调控DNA稳定、复制、转录及翻译等功能.近年来的研究表明,它通过主动或被动的方式被释放至细胞外,并作为一种晚期炎症介质,参与脓毒症等炎症性疾病的发病过程,同时也可作为一种免疫"预警信号"调控机体免疫反应.本文综述了HMGB1的结构、分泌机制、受体信号通路及其对细胞免疫的调控作用.     

秀丽隐杆线虫2型糖尿病模型研究进展

摘要：秀丽隐杆线虫是一种结构简单且与人类基因在功能上具有高度保守性的模式生物,因其特点鲜明,所以广泛应用于人类疾病研究中,并在2型糖尿病研究中备受关注。目前,2型糖尿病发病机制尚未完全明确,现有的治疗手段会对人体带来许多副作用。利用秀丽隐杆线虫建立2型糖尿病研究模型,与其他2型糖尿病细胞模型和动物模型相比会带来不同的研究策略。本文综述了近年国内外秀丽隐杆线虫模型在2型糖尿病中相关研究进展,为后续研究提供理论参考。