rBTI及其突变体对C. elegans寿命的影响

重组荞麦胰蛋白酶抑制剂（recombinant buckwheat trypsin inhibitor,rBTI）是一种来源于荞麦Potato Ⅰ抑制剂家族的丝氨酸蛋白酶抑制剂,具有很好的生物活性及功能。先前的研究表明,rBTI在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中具有很好的延长寿命的性质,但其具体的作用机制还不太清楚。本文的研究证明,rBTI能够调节转录因子DAF-16的转录活性,进而影响线虫的寿命,且该性质与其胰蛋白酶抑制活性密切相关。通过定点突变技术,分别对rBTI的45位、53位和44位氨基酸活性位点进行突变,获得了4种不同胰蛋白酶抑制活性的rBTI突变体,分别命名为rBTI-R45A,rBTI-R45F,rBTI-W53R和rBTI-P44T。经典模式生物秀丽隐杆线虫寿命检测实验显示,野生型rBTI可以明显延长C.elegans的寿命,且在0～10 μmol/L 范围内具有浓度依赖性。和未处理对照组相比,10 μmol/L 野生型rBTI延长寿命幅度可达到14.5%,但是突变体rBTI-R45A,rBTI-R45F和rBTI W53R均不同程度失去了延长寿命的功能。利用荧光显微观察及qRT-PCR等方法进一步研究发现,野生型rBTI 可增强寿命调控转录因子DAF-16的转录活性。与寿命检测实验结果一致,4种 rBTI突变体均不能使DAF-16转录活性增强。上述结果表明,在C.elegans中,rBTI可增强长寿因子DAF 16的转录活性,进而延长虫体寿命,且该功能的发挥依赖于其适当的胰蛋白酶抑制活性。本文的结果为进一步研究开发rBTI的功能提供了实验支持和理论基础。     

小鼠无代价长寿?

目前对线虫的研究已经发现了上百种蛋白 ,当编码这些蛋白的基因发生突变时 ,线虫的寿命得以延长。说明这些蛋白与哺乳类动物细胞的衰老可能有一定的关系。近年在线虫体内发现的DFA 2蛋白 ,无论在结构上还是功能上均与人类的胰岛素或胰岛素样生长因子 (IGF)受体相似。当其活性降低时 ,线虫的寿命可延长一倍。随后在果蝇体内也发现了类似的受体。然而 ,由于在哺乳类动物体内同时存在胰岛素受体和IGF受体 ,甚至在某些组织还发现了胰岛素IGF I受体 ,且两者的细胞内信号转导途径间又有交叉 ,使对寿命调节机制的研究变得较为复杂。抑制生长…     

重组荞麦胰蛋白酶抑制剂延长C.elegans寿命的作用机制

重组荞麦胰蛋白酶抑制剂(recombinant buckwheat trypsin inhibitor,r BTI)是一种来源于荞麦PotatoⅠ抑制剂家族的丝氨酸蛋白酶抑制剂,具有很好的生物活性及功能。先前的研究表明,r BTI在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)中具有很好的延长寿命的性质,但其具体的作用机制还不太清楚。本文的研究证明,r BTI能够调节转录因子DAF-16的转录活性,进而影响线虫的寿命,且该性质与其胰蛋白酶抑制活性密切相关。通过定点突变技术,分别对r BTI的45位、53位和44位氨基酸活性位点进行突变,获得了4种不同胰蛋白酶抑制活性的r BTI突变体,分别命名为r BTI-R45A,r BTI-R45F,r BTI-W53R和r BTI-P44T。经典模式生物秀丽隐杆线虫寿命检测实验显示,野生型r BTI可以明显延长C.elegans的寿命,且在0~10μmol/L范围内具有浓度依赖性。和未处理对照组相比,10μmol/L野生型r BTI延长寿命幅度可达到14.5%,但是突变体r BTI-R45 A,r BTI-R45 F和r BTI-W53 R均不同程度失去了延长寿命的功能。利用荧光显微观察及qRT-PCR等方法进一步研究发现,野生型r BTI可增强寿命调控转录因子DAF-16的转录活性。与寿命检测实验结果一致,4种r BTI突变体均不能使DAF-16转录活性增强。上述结果表明,在C.elegans中,r BTI可增强长寿因子DAF-16的转录活性,进而延长虫体寿命,且该功能的发挥依赖于其适当的胰蛋白酶抑制活性。本文的结果为进一步研究开发r BTI的功能提供了实验支持和理论基础。     

Sirt基因家族及其对细胞寿命的调节

在酵母、线虫和果蝇中,Sir2基因家族是寿命调节的关键因子。哺乳动物的Sirt基因家族在进化上与Sir2基因高度同源,共有7个成员。Sir2基因调节酵母寿命的机理已比较清楚。而哺乳动物Sirt基因,特别是Sirt1基因与细胞衰老的关系正在成为新的研究热点。最近的研究表明,在热量限制或氧化逆境条件下,SIRT1蛋白主要是通过以下3个途径影响细胞寿命:一是SIRT1蛋白抑制PPAR-γ减少细胞的脂质过氧化的损伤;二是SIRT1蛋白通过调控p53的活性影响细胞寿命;三是SIRT1蛋白通过调控FOXO的信号通路,启动细胞的抗氧化途径。进一步研究Sirt基因家族对揭示哺乳动物寿命之谜具有重要的科学意义。     

Ras蛋白信号途径及其对线虫生长发育的调控作用

Ras蛋白是一个分子质量为21 kD左右的单体GTP酶,具有两种构象:GTP结合构象(Ras.GTP)及GDP结合构象(Ras.GDP),这两种构象在一定条件下可发生互变.由生长因子介导的Ras信号传导途径是诸多信号途径中与细胞增殖、分化密切相关的重要信号途径.受体型TPK/Ras/MAPK信号转导途径是是目前研究的最为清楚的受Ras蛋白调节的信号传导途径,该途径包括受体型酪氨酸蛋白激酶(RTK)、接头蛋白、鸟苷酸释放因子(GNEF)、Ras蛋白以及MAPK级联反应体系.目前,TPK/Ras/MAPK信号转导途径在秀丽杆线虫(Caenorhabolitis elegans中研究的最为清楚:Ras信号途径对于许多发育进程是必需的,包括阴门、子宫、交合刺、P12以及排泄管细胞的诱导分化;控制着性肌原细胞迁移、轴突导向;对细胞减数分裂粗线期具有促进作用.对C.elegans的研究加深了对TPK/Ras/MAPK信号途径结构、突变体表型以及与其他信号途径的互作的了解,将会促进Ras信号途径对植物寄生线虫调控作用的研究.     

自由基、营养、天然抗氧化剂与衰老

影响衰老的因素很多,其中主要有遗传基因、饮食营养、生活方式、运动多少、心理状态、医疗条件及环境因素等。其中饮食营养是非常重要的因素,而且是可以控制的因素。研究证明,营养不良和营养过剩都会影响健康和寿命,而健康和延长寿命最有效的方法是限食(限能)。最近,美国和英国的权威杂志《Science》和《Nature》发表研究文章表明,节食,以及一些自由基清除剂,如小分子多酚类物质白藜芦醇,可以启动长寿基因SIRI1,抑制肿瘤基因p53,阻断细胞凋亡,延缓衰老和延长寿命。早在1955年,Dr. Harman发表的“衰老的自由基理论”就提出,体内产生过多自由基是引起衰老的重要因素,保持体内自由基和抗氧化剂的平衡可以延缓衰老。我们的实验还证明,天然抗氧化剂茶多酚可延长果蝇的寿命,使果蝇匀浆中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性增加,脂质过氧化水平降低,改善高脂引起的果蝇寿命缩短、SOD活性降低以及脂质过氧化水平的升高。作者最近的实验还证明,茶多酚可以防止氧化应激引起的线虫寿命的缩短,还可以预防和治疗6-OHDA引起的大鼠帕金森氏综合症,山楂黄酮可以预防和治疗蒙古沙鼠缺血引起的中风,大豆异黄酮和尼古丁可以预防和治疗转基因线虫和小鼠老年痴呆症。饮食营养和天然抗氧化剂研究的进展将对人类健康和延缓衰老,提供新的线索并做出重大贡献。     

胰岛素信号转导通路和衰老研究进展

衰老是生物学中一个基本的、尚未解决的问题。过去十几年在无脊椎动物方面的研究表明,胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路发生改变可以增加寿命和延迟衰老。在酵母、线虫、果蝇和小鼠等方面的研究已经勾画出了这个神秘问题的大致轮廓。     

果蝇衰老的调控机制

衰老是一个复杂的生物学过程,涉及到有害物质的积累导致整体生命功能的下降,生物的生理状况逐渐恶化,最终导致疾病和死亡。黑腹果蝇Drosophila melanogaster作为最重要的遗传学工具之一,近年来常被用于衰老的研究,以阐明衰老的发生与发展机制。本文结合本实验室的研究进展,综述了果蝇寿命调控的生理生化机制,如保幼激素、胰岛素/类胰岛素生长因子、TOR信号网络、腺苷酸活化蛋白激酶信号通路、热量限制和饮食限制、氧化应激、小分子RNA以及鞘脂类代谢都会对果蝇的寿命产生影响。除此之外,基因调控网络研究还能够发现潜在的与长寿相关的基因组区域,将有可能发现更多寿命相关基因。以果蝇为模式生物的研究,对于其他昆虫衰老、存活等种群生物学问题的研究以及天敌、益虫保育和害虫控制,具有十分重要的指导意义。     

FoxO1对下丘脑摄食中枢的影响研究进展

下丘脑是人体的摄食中枢,它通过抑制食欲的阿黑皮素原(POMC)神经元和促进食欲的神经肽相关蛋白(AgRP)神经元调节摄食及能量代谢。叉头转录因子O亚族1(FoxO1)是胰岛素信号通路和瘦素信号通路中重要的调节蛋白,FoxO1的生理作用是促进下丘脑Agrp基因表达、抑制Pomc基因表达,抑制瘦素信号通路的转录激活因子3(STAT3)蛋白对Pomc基因转录的促进作用,从而促进食欲。瘦素和胰岛素均可激活经典的IRS/PI(3)K/Akt信号通路,使FoxO1磷酸化失去活性,抑制食欲。此外,沉默信息调节因子Sirt1也可以通过去乙酰化,影响FoxO1的转录活性。本文综述了胰岛素、瘦素、Sirt1通过FoxO1调节下丘脑摄食中枢的作用机制。     

跨组织线粒体应激信号交流调控机体衰老研究进展

线粒体内蛋白质稳态的平衡对于细胞正常的生理功能非常关键。线粒体蛋白稳态失衡时,细胞会启动应激反应机制,即线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPRmt),修复线粒体功能,平衡细胞内稳态。尽管线粒体的严重损伤对机体是有害的,但在线虫(Caenorhabditis elegans)、果蝇(Drosophila melanogaste)及小鼠(Mus musculus)中都有研究表明线粒体的轻微损伤可以通过激活UPRmt,促进寿命延长。有趣的是,在没有直接经历线粒体损伤的细胞或组织中,UPRmt也能以非自主方式被诱导。不同组织间可以通过名为“mitokine”的细胞因子进行UPRmt的跨组织调控,系统性地协调机体整体的压力适应能力和抗衰老能力。该调控机制与衰老相关神经退行性疾病、癌症等多种疾病密切相关,近年来有关研究与日俱增。本文系统总结了线粒体应激及其组织间通讯的机制,并介绍了跨组织线粒体应激交流信号“mitokine”调控衰老进程的最新研究进展,以期为跨组织信号调控和机体衰老等研究提供参考。     

果蝇微小RNA及其在衰老过程中的作用

微小RNA（microRNA, miRNA）是一类长度在22 nt左右的内源非编码小RNA,广泛存在于动物、植物、病毒等多种有机体中,是机体正常衰老与疾病的重要调控因子。本文对果蝇不同生长时期miRNA的表达模式、主要衰老相关信号通路以及与衰老相关的miRNA进行了综述。在果蝇的不同发育时期均有特定的miRNA发挥重要作用,其表达模式与功能相关;miRNA参与了主要衰老分子信号通路的调控,如胰岛素/胰岛素样生长因子（IIS）通路和雷帕霉素靶蛋白（TOR）通路。研究表明,miRNA通过调控衰老相关信号通路中的靶基因,进而促进或延缓果蝇衰老,如miR-34, miR-8, miR-14, miR let7和miR-277等。因此,研究参与衰老调控的miRNA,为阐明衰老机制及抗衰老药物的设计奠定了基础。     

性别决定基因

在个体发育过程中,动物的种类不同,性别决定的方式亦有差异。这取决于胚胎早期不同的性别初级信号对性别决定基因的启动和活化,活化的性别决定基因启动性别分化基因的表达,使个体的性别表现出来。本文略述与线虫、果蝇等的性别决定有关的基因。线虫(Caenorhabditis elegans)体长约1mm,雌雄同体,自体受精。有两条 X 染色体(XX);XO型线虫为雄性。线虫(C.elegans)性别决定的初级信号是 X 染色体与常染色体的比率(X∶     

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.     

果蝇长寿基因methuselah的研究进展

果蝇Drosophila 3号染色体上methuselah （mth）基因发生突变后, 成年果蝇的平均寿命会延长约35%, 并且对一系列外界胁迫因素如饥饿、 高温、 百草枯（可产生强氧化性自由基）的耐受性会显著增强。研究表明mth编码的Mth蛋白属于B家族G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）, 其内源性配体是sun基因编码的小分子肽Stunted。现已发现敲除sun基因或者过表达Mth受体的肽类拮抗剂均能延长果蝇的寿命。Mth受体是目前发现的首个与动物衰老调控相关的GPCR, 该受体除了具有GPCR典型的7次跨膜结构外, 还具有其独特的胞外结构域, 该胞外结构域能够与多种配体结合。Mth受体的生理功能主要体现为： 维持生物体内环境稳态和新陈代谢的平衡, 参与调控果蝇的寿命、 应激反应、 雄性种系干细胞数量和感知运动能力等。目前对Mth受体的研究尚处于起步阶段, 其工作机理的解析对于我们揭示GPCR如何参与寿命的调节具有重要意义, 为我们开发延长人类寿命的新药提供了可能。鉴于此, 本文主要对果蝇Mth受体的结构功能、 配体及其寿命调控信号转导通路等方面做了总结, 并对Mth受体寿命调控信号通路的实用研究价值做了一些展望。     

酵母Sirtuins在细胞寿命中的作用

酿酒酵母(以下简略为酵母)作为寿命分析模型广泛应用于寿命研究领域。酵母寿命分析方法有两种,分别是复制型酵母寿命分析法和时序型酵母寿命分析法。目前,通过酵母寿命分析模型已识别出包括SIR2在内的多个寿命调节基因。SIR2是目前较好的被确立起来的寿命调节基因,具有NAD依赖型脱乙酰化酶的活性,从原核生物到真核生物都有良好的保守性。Sirtuins (Sir2蛋白家族的总称)在细胞内具有功能上的多样性,其中包括对于压力耐受的调节、基因转录的调节、代谢通路的调节以及寿命调节作用等。Sir2是Sirtuins家族最早发现的成员,其功能是参与异染色质结构域转录的沉默调节,同时还参与复制型酵母寿命的调节。已证明,SIR2的缺失会缩短酵母的寿命,基因表达的增高会延长寿命。Sir2的高等真核生物的同源蛋白也被证实参与衰老相关疾病的调节。本文中,我们将阐述Sir2以及Sir2的酵母同源蛋白Hst1-Hst4的功能,以及由它们调节的酵母寿命。     

双歧啤酒对延缓衰老作用的研究

目的研究双歧啤酒的延缓衰老作用。方法将老龄小鼠和黑腹果蝇随机分成纯净水对照组、市售啤酒对照组和双歧啤酒低、中、高三个剂量组,进行果蝇生存实验,检测小鼠血液中超氧化物歧化酶（SOD）、谷光甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性和丙二醛（MDA）的含量。结果与对照组比较,双歧啤酒高、中剂量组能显著延长果蝇的半数死亡时间、平均寿命和平均最高寿命,提高老龄小鼠血液中SOD、GSH-PX的活性,降低老龄小鼠血液中MDA的含量。结论双歧啤酒具有延缓衰老的作用。     

SIRT1与基因转录

 SIRT1（silent mating type information regulation 2 homolog 1）是一种具有NAD-依赖的蛋白去乙酰化酶活性的多功能转录调节因子.在体内通过对几种控制代谢及内分泌信号的转录因子去乙酰化作用来调节其活性.从而广泛参与调控哺乳动物细胞寿命的不同信号通路及糖代谢,胰岛素分泌等多条代谢通路,预示着SIRT1在医学临床应用和研究中可能极具应用价值.     

C.elegans中dyn-1基因对寿命和发育的影响

细胞极性对于细胞的多样性起着很重要的作用。发动蛋白是一个大的GTP酶,作用于胞吞作用和肌动蛋白的动力学过程。C.elegans中发动蛋白的同源基因dyn-1起着维持早期细胞极性的功能。我们对C.elegans中dyn-1基因进行了克隆,并构建到表达载体和RNAi载体中。经IPTG诱导表达得到了约90 kDa的DYN-1融合蛋白。同时,利用RNAi方法研究了dyn-1基因沉默后对三种线虫虫株N2、daf-2（e1370）和daf-16（e1038）寿命的影响。C.elegans在喂食dyn-1 RNAi食物后寿命明显缩短,也会导致严重的不育和胚胎致死。     

染色质免疫沉淀技术分析HePG2细胞TCF7L2蛋白与IDE基因转录启动子的结合

TCF7L2是一种重要的转录因子,通过Wnt信号途径,调节葡萄糖代谢.胰岛素降解酶(IDE)是细胞水平催化胰岛素降解的最关键的酶,与2型糖尿病(T2DM)高血糖、胰岛素抵抗、高胰岛素血症密切相关.为了检测HePG2细胞内转录因子TCF7L2与IDE基因启动子区的结合情况,采用染色质免疫沉淀技术结合PCR技术检测IDE基因启动子序列.结果表明,在特异性TCF7L2抗体免疫沉淀的DNA片段中扩增出IDE基因启动子序列,因此证实在HePG2细胞内,TCF7L2蛋白可与IDE基因转录启动子的特异区域结合,进而可能参与IDE基因的表达调控.