为了逆转干细胞的衰老 NANOG基因重新连接代谢网络

最近的实验室研究表明，衰老是一个可逆的过程，这一进步促使科学家们寻求阻止细胞和组织功能衰退以及恢复其再生能力的方法。

这包括布法罗大学的研究人员，化学工程师Stelios Andredis表明，胚胎基因NANOG可以重新编程衰老(老年)成体干细胞和骨骼肌细胞，从而逆转衰老的特征。

然而，NANOG究竟是如何工作的，一直是一个谜。

现在，Andreadis实验室的两项新研究正在帮助回答这个问题。《细胞报告》中的一篇探讨了NANOG在恢复衰老干细胞线粒体功能方面的作用。另一篇发表在16月<>日发表在《自然通讯》上的论文揭示了它如何逆转骨骼肌的衰老。

这些作品建立在科学界对NANOG的理解之上，NANOG以爱尔兰民间传说中神话般的青春之地命名，可能有助于开发模仿该基因的药物。

“通过这些研究，我们发现NANOG通过恢复年轻细胞中活跃的代谢途径来逆转细胞衰老。这使我们更接近开发改进的治疗方法，这将有助于减轻全球与年龄相关疾病作斗争的人们的痛苦，“UB工程与应用科学学院化学与生物工程系纽约州立大学杰出教授Andreadis博士说。

恢复衰老干细胞的线粒体功能

在Cell Reports中，研究小组专注于衰老的间充质干细胞。这些是衰老的细胞，分裂和生长的能力大大降低。

在这些细胞中，研究小组发现糖酵解和线粒体呼吸受到损害。这种情况导致细胞 - 为了寻找新的能量来源 - 重新连接它们的新陈代谢以分解一种叫做谷氨酰胺的氨基酸。这一作用导致尿素在细胞内积聚，这进一步阻碍了线粒体为细胞提供能量的能力，从而导致更多的衰老。

为了对抗这种代谢重新布线，研究小组抑制了一种称为谷氨酰胺酶1的酶，该酶阻止细胞分解谷氨酰胺。

“这部分恢复了线粒体功能，并减少了动物模型中细胞衰老的特征，”该研究的主要作者Debanik Choudhury说，他是Andreadis实验室的博士候选人。

研究小组在哈钦森-吉尔福德早衰综合征患者的细胞中观察到了类似的结果，这是一种罕见的进行性遗传疾病，会导致儿童迅速衰老。

逆转骨骼肌老化

在Nature Communications上，研究人员研究了衰老和恢复活力的成肌细胞中发生的与年龄相关的代谢变化，这些成肌细胞是构成肌肉组织的细胞。

这些实验使用体外和体内衰老模型，揭示了成肌细胞糖酵解和胰岛素抵抗受损。实验还表明，成肌细胞通过分解蛋氨酸产生三磷酸腺苷(一种为细胞过程提供能量的有机化合物)，蛋氨酸是一种必需氨基酸，也存在于肉类、鱼类和乳制品中。

这个过程会产生大量的铵，可能会加剧细胞衰老。

为了解决这个问题，研究小组表达了基因中编码的信息转化为功能的过程——NANOG。反过来，这抑制了蛋氨酸腺苷转移酶2A(蛋氨酸途径中的第一种酶)的产生，导致铵减少，恢复胰岛素敏感性，增加葡萄糖摄取，并增强损伤后的肌肉再生。

此外，研究人员发现，阻断蛋氨酸腺苷转移酶2A会激活Akt2的信号传导，Akt<>是一种参与胰岛素信号传导的酶。它还可以修复丙酮酸激酶，恢复糖酵解并增强再生，所有这些都导致过早衰老小鼠模型中肌肉力量的显着增强。

Nika Rajabian博士是Andreadis实验室的前学生，是该研究的主要作者，UB公共卫生与卫生专业学院康复科学系副临床教授Kirkwood Personius博士合作开展了这项工作。

“我们的研究表明，抑制蛋氨酸代谢可能会恢复与年龄相关的损伤，显着增加肌肉力量和愈合能力，”Rajabian说。

“因为这些研究涉及代谢途径，这可能导致小分子的发展 - 换句话说，药物 - 模仿NANOG恢复新陈代谢和逆转衰老的细胞特征，如炎症和DNA损伤，”Andredis说。

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