「Science子刊」秀麗隱杆線蟲為人類抗衰老帶來新希望，VRK-1蛋白是關鍵

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作者：Cathy

導言：秀麗隱杆線蟲（C.elegans）是一種僅1.5毫米長的線蟲，是分子生物學和發育生物學研究領域的模式生物。近期，有研究人員通過改變秀麗隱杆線蟲細胞中一種蛋白質的活性，達到了延長其壽命的效果。

秀麗隱杆線蟲和人類有很多相同的基因，且壽命較短，一般只有2周左右，其短期內的壽命變化，可作為人類抗衰老研究的重要參考依據。近期，有研究人員利用秀麗隱杆線蟲，對監測細胞能量的兩種蛋白質進行修復，來調控細胞內線粒體的呼吸作用，結果發現它的壽命大大延長。而人體細胞內也存在這些蛋白質，這為抗衰老藥物的開發提供了一個新的可能性。

該研究由韓國科學技術院（KAIST）的生物科學系教授Seung-Jae V. Lee領導，並發表在《科學進展》雜誌上，題目為「VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation」

蛋白質VRK-1和AMPK在秀麗隱杆線蟲細胞中協同工作，VRK-1指導AMPK通過在線蟲細胞上粘附一個由一個磷和四個氧原子組成的磷酸鹽分子來工作。反過來，AMPK的作用是在細胞能量不足時監測細胞內的能量水平。本質上來說，VRK-1調節AMPK，而AMPK調節細胞能量狀態。

綠色螢光蛋白（GFP）在秀麗隱杆線蟲中標記VRK-1（圖片來源：KAIST的Seung-Jae V. Lee教授）

Seung-Jae V. Lee教授領導的研究人員利用一系列不同的生物學研究工具，包括將外源基因引入秀麗隱杆線蟲，能夠提高或降低VRK-1 蛋白基因的活性。在整個進化過程中，該基因幾乎保持不變。包括人類在內的大多數複雜生物都具有這種的基因。

該研究的第一作者Sangsoon Park及其同事證實，VRK-1蛋白的過表達或產量增加可延長秀麗隱杆線蟲的壽命，這種線蟲通常僅存活兩至三周，而反過來，抑制VRK-1的產生則會縮短它們的壽命。

VRK-1是一種核蛋白，可以延長秀麗隱杆線蟲的壽命

研究小組發現，在低細胞能量狀態下，VRK-1-AMPK細胞能量監測過程的活性增強，並通過抑制線粒體呼吸來實現這一過程。線粒體呼吸是一組代謝化學反應，利用線蟲呼吸的氧氣，將食物中的大量營養物質轉化為細胞消耗的能量「貨幣」，以支持生命活動。

眾所周知，線粒體是細胞中的能量引擎，在許多細胞過程中起重要作用，並在生物體衰老過程中起著至關重要的作用，線粒體功能的衰退與衰老相關的疾病有關。然而，對線粒體呼吸的輕微抑制，已被證明可以延長包括蠅類和哺乳動物在內的許多物種的壽命。

當研究小組對培養的人類細胞進行類似的修補時，他們發現人類細胞也可以複製秀麗隱杆線蟲中發生的這種VRK-1-AMPK調控過程。

Lee教授說：「這就增加了一種有趣的可能性，即VRK-1也可以作為控制人類壽命的一個因素，因此，我們也許可以開發能夠改變人體細胞VRK-1活性的抗衰老藥物。」

至少，這項研究為我們指出了一個有趣的方向，即通過調控VRK-1來研究對抗代謝紊亂的新治療策略。代謝紊亂涉及體內化學反應的破壞，其中就包括線粒體疾病。

但是在科學家們考慮使用代謝紊亂療法或抗衰老藥物之前，仍然需要進行進一步的研究，以更好地了解VRK-1如何激活AMPK，並弄清AMPK如何控制細胞能量的精確機制。

參考：

【1】 Sangsoon Park et al, VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aaw7824

【2】https://medicalxpress.com/news/2020-07-tinkering-roundworm-proteins-anti-aging-drugs.html

【3】https://advances.sciencemag.org/content/6/27/eaaw7824

【4】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1655594484419013478&wfr=spider&for=pc