查尔莫斯理工大学 酵母可以在固体和液体营养培养基上生长，是研究衰老的良好模式系统
酵母细胞与更复杂的生物体中的细胞有许多共同的分子机制，但很容易改变它们的DNA和研究不同基因的功能
酵母也能在短时间内产生许多代
学分:马蒂娜·布托拉克/查尔莫斯理工大学 在高浓度下，活性氧物种——被称为氧化剂——对所有生物体的细胞都是有害的，并且与衰老有关
但是瑞典查尔姆斯理工大学的一项研究表明，低水平的氧化剂过氧化氢可以刺激一种酶，这种酶有助于减缓酵母细胞的衰老
维生素C和E等抗氧化剂的一个好处是，它们可以中和活性氧——也就是所谓的氧化剂——否则它们可能会与体内的重要分子发生反应，破坏它们的生物功能
例如，大量的氧化剂会对脱氧核糖核酸、细胞膜和蛋白质造成严重的损害
因此，我们的细胞开发了强大的防御机制来清除这些氧化剂，这些氧化剂是在我们的正常新陈代谢中形成的
以前人们认为氧化剂只是有害的，但最近，科学家们开始明白它们也有积极的作用
现在，查尔姆斯理工大学的新研究表明，众所周知的氧化剂过氧化氢实际上可以减缓酵母细胞的老化
过氧化氢是一种用于头发和牙齿美白的化学物质
它也是代谢产生的氧化剂之一，在较高浓度下是有害的
查尔莫斯的研究人员研究了Tsa1酶，它是一组叫做过氧化还原蛋白的抗氧化剂的一部分
“以前对这些酶的研究表明，它们参与了酵母细胞对有害氧化剂的防御，”迈克尔·莫林说，他是查尔莫斯生物和生物工程系研究小组的负责人
“但是当细胞受到热量限制时，过氧化还原蛋白也有助于延长细胞的寿命
这些功能背后的机制尚未被完全理解
" 研究人员已经知道，减少热量摄入可以显著延长从酵母到猴子等多种生物的寿命
包括米凯尔·莫林在内的几个研究小组还表明，当酵母、苍蝇和蠕虫等生物通过食物摄入的热量比正常情况下少时，过氧化还原酶活性的刺激尤其能减缓细胞的衰老
“现在，我们发现了Tsa1的一个新功能，”塞西莉亚·皮卡佐说，她是查尔莫斯大学系统和合成生物学系的博士后研究员
“以前，我们认为这种酶只是中和活性氧
但是现在，我们已经表明Tsa1实际上需要一定量的过氧化氢来触发，以便参与减缓酵母细胞老化的过程
" 酵母是研究衰老的良好模型系统
研究人员可以很容易地通过计数芽痕来确定细胞的年龄，芽痕是在细胞分裂并通过出芽形成新细胞时形成的(左)
随着酵母细胞的老化，你可以检查蛋白质是如何受损和聚集的(右图中的光点)，这一过程在高等生物中可能与神经或脑细胞的退化有关，例如阿尔茨海默氏症或帕金森氏症
学分:米凯尔·莫林/查尔莫斯理工大学 令人惊讶的是，研究表明Tsa1不影响老化酵母细胞中过氧化氢的水平
相反，Tsa1使用少量的过氧化氢来降低细胞获得较少热量时的中枢信号通路的活性
这种效应最终导致细胞分裂和与细胞构建模块形成相关的过程减缓
细胞对压力的防御也受到刺激，这导致它们衰老得更慢
米凯尔·莫林说:“受热量摄入影响的信号通路可能通过感知许多细胞过程的状态并控制它们而在衰老过程中发挥重要作用。”
“通过研究这一点，我们希望了解许多常见疾病(如癌症、阿尔茨海默病和糖尿病)的发生率随着年龄的增长而急剧上升的分子原因
" 事实上，研究人员现在已经更接近理解氧化剂如何减缓衰老过程背后的机制，这可能会导致新的研究，例如寻找过氧化还原酶刺激药物，或者测试与年龄相关的疾病是否可以通过其他增强氧化剂在体内的积极作用的药物来减缓
查尔莫斯的研究人员展示了过氧化还原酶Tsa1如何直接控制中枢信号通路的机制
它通过氧化另一种酶蛋白激酶A中的氨基酸来减缓衰老，这种酶对代谢调节很重要
氧化通过破坏与其他分子结合的酶的一部分来降低蛋白激酶A的活性
因此，通过蛋白激酶A传递的营养信号减少，进而下调细胞分裂并刺激它们抵抗压力
其他研究也表明，低水平的活性氧物种可能与一些积极的健康影响有关
这些氧化剂是在线粒体中形成的，线粒体是细胞的发电站，有丝分裂过程可以在从酵母到小鼠的许多生物体中观察到
在小鼠中，肿瘤生长因有丝分裂而减慢，而在蛔虫中，可能将过氧化还原蛋白和有丝分裂与2型糖尿病药物二甲双胍减缓细胞衰老的能力联系起来
二甲双胍也与寻找能降低老年人受新冠肺炎严重影响的风险的药物有关
中国和美国的研究已经产生了一些有希望的结果，一个理论是二甲双胍可能抵消衰老引起的免疫系统恶化
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