随着年龄增长,记忆力下降的不仅仅是人类,果蝇也是如此。但由于果蝇的寿命只有大约两个月,因此它们可以作为理解衰老导致的认知能力下降的有用模型。
《自然通讯》杂志发表的一项新研究表明,当一种名为丝状肌动蛋白(F-肌动蛋白)的常见细胞结构蛋白在大脑中积聚时,它会抑制一种关键过程,即去除细胞内不必要或功能失调的成分,包括 DNA、脂质、蛋白质和细胞器。
由此产生的废物堆积会削弱神经元功能并导致认知能力下降。通过调整衰老果蝇神经元中的一些特定基因,研究人员阻止了 F- 肌动蛋白的积累,维持了细胞循环,并将果蝇的健康寿命延长了约 30%。
肌动蛋白是帮助细胞形成形状的蛋白质家族,在人体中含量丰富。F-肌动蛋白形成细丝,对维持细胞结构和许多其他功能至关重要。由前博士后学者 Edward (Ted) Schmid 在 David Walker 实验室领导的研究人员注意到 F-肌动蛋白在衰老果蝇的大脑中积聚,并想知道这是否会导致大脑衰老和整体机体健康丧失。
他们发现的第一条相关线索是:限制饮食的苍蝇寿命更长,而且大脑中 F- 肌动蛋白的积累更少。他们的第二条线索是:当使用一种已知可以延长寿命的药物雷帕霉素治疗时,老年苍蝇大脑中的 F- 肌动蛋白也更少。
“但这只是相关性,并不能直接证明 F-actin 不利于大脑衰老,”沃克说,他是该研究的资深作者,也是加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学教授。“为了找到因果关系,我们转向了遗传学。”
由于果蝇基因组已被彻底绘制和理解,该研究小组能够对衰老果蝇中已知在肌动蛋白丝积累中发挥重要作用的基因进行研究。其中包括一种名为 Fhos 的基因,该基因属于已知能延长和组织肌动蛋白丝的蛋白质家族。