2020年11月18日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌eLife上題為「Peroxiredoxin promotes longevity and H2O2-resistance in yeast through redox-modulation of protein kinase A」的研究報告中，來自查爾姆斯理工大學等機構的科學家們通過研究發現，氧化劑或能有效減緩機體細胞的衰老過程。在高濃度下，被稱為氧化劑的活性氧對所有生物體的細胞都是有害的，然而這項研究中，研究人員卻發現，低水平的氧化劑—過氧化氫或能刺激一種特殊酶類來幫助減緩酵母細胞的衰老。
圖片來源：Martina Butorac/Chalmers University of Technology
諸如維生素C和維生素E等抗氧化劑的益處之一就是其能有效中和機體中的活性氧自由基（即所謂的氧化劑），否則其就會與機體中其它重要分子發生反應並破壞其生物學功能，比如大量的氧化劑會對DNA、細胞膜和蛋白質產生嚴重的損害，因此機體的細胞已經發展出了強大的防禦性機制來擺脫這些在機體正常新陳代謝過程中所產生的氧化劑。此前人們認為，氧化劑只是有害的，但最近科學家們才開始理解其所產生的積極性功能，研究人員發現，眾所周知的抗氧化劑過氧化氫實際上能夠減緩酵母細胞的衰老進程，其是一種用於頭髮和牙齒美白等用途的化學物質，也是機體新陳代謝所產生的氧化劑之一，在較高濃度下是有害的。
文章中，研究人員對名為Tsa1的酶類進行了深入研究，Tas1是一組被稱為抗氧化蛋白（peroxiredoxins）的抗氧化劑的一部分；研究者Mikael Molin說道，此前對這些酶類的研究結果表明，該酶能參與到酵母細胞抵禦有害氧化劑的過程中，但當抗氧化蛋白被用於卡路裡限制時，其還能幫助延長細胞的壽命，但研究人員並不清楚其背後的分子機制。如今研究人員知道，減少卡路裡的攝入能夠明顯延長多種有機體的壽命（從酵母到猴子等），當通過食物獲取比正常情況下少的熱量時，刺激抗氧化蛋白的活性或能減緩諸如酵母、果蠅和線蟲等有機體細胞的衰老。
如今研究人員發現了Tas1的新功能，此前研究者認為，這種酶類能夠簡單地中和活性氧自由基，但如今他們發現，Tas1實際上需要一定量的過氧化氫來誘發，從而參與到減緩酵母細胞的衰老過程中去。讓研究人員不可思議的是，Tsa1並不會影響老化酵母細胞中過氧化氫的水平，相反，當細胞獲得較少熱量時，Tsa1就能利用少量的過氧化氫來降低中央信號通路的活性，這種效應最終會導致細胞分裂和與細胞基本元件形成相關的過程減慢，細胞抵禦壓力的防禦反應也會被激發，從而就會促進細胞衰老地更慢一些。研究者Mikael Molin表示，受卡路裡攝入所影響的信號通路或能通過感知多種細胞過程並控制細胞過程在機體衰老過程中扮演關鍵角色，通過對這一過程進行研究，研究人員希望能夠闡明常見疾病發生背後的分子機制，比如癌症、阿爾茲海默病和糖尿病等。
圖片來源：Mikael Molin/Chalmers University of Technology
實際上，如今研究人員在理解氧化劑到底是如何真正減緩機體衰老過程的背後分子機制又向前邁進了一步，這或許有望幫助他們開展一些新的研究，比如尋找刺激抗氧化蛋白的藥物或檢測是否利用其它增強機體氧化劑積極性效應的藥物就能減緩年齡相關的疾病。這項研究中，研究人員揭示了抗氧化蛋白酶類Tsa1直接控制中央信號通路的分子機制，其能夠通過氧化名為蛋白激酶A的另外一種酶類中的胺基酸來幫助減緩機體衰老，蛋白激酶A對於機體的代謝調節非常重要，這種氧化作用能通過使與其它分子結合的酶類的一部分變得不穩定來降低蛋白激酶A的活性，因此，通過蛋白激酶A所介導的營養信號就會被降低，從而下調細胞的分裂並刺激機體抵禦壓力的防禦性反應。
其它研究結果還表明，低水平的活性氧自由基還與多種積極性的健康效應直接相關，這些氧化劑是在線粒體中形成的，在包括從酵母到小鼠等多種生物體中，研究人員都能夠觀察到線粒體低毒興奮效應(mitohormesis)，在小鼠機體中，腫瘤的生長就能被線粒體的低毒興奮效應所減緩，而在線蟲中，研究人員則能將抗氧化蛋白與線粒體低毒興奮效應與2型糖尿病藥物二甲雙胍減緩細胞衰老的能力關聯起來。
二甲雙胍對於科學家們尋找能降低受COVID-19嚴重影響的老年人患病風險的藥物具有重要意義，目前來自中國和美國的科學家們已經取得了一些非常有希望的研究結果，其中一種理論就認為，二甲雙胍或能抵消受老化所影響的機體免疫系統的惡化表現。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
【1】Friederike Roger， Cecilia Picazo， Wolfgang Reiter， et al. Peroxiredoxin promotes longevity and H2O2-resistance in yeast through redox-modulation of protein kinase A， eLife (2020). doi：10.7554/eLife.60346
【2】Cassandra Willyard. How anti-ageing drugs could boost COVID vaccines in older people， Nature 586， 352-354 (2020) doi：10.1038/d41586-020-02856-7
【3】Cell aging can be slowed by oxidants
by Chalmers University of Technology