细胞衰老的端粒DNA和核糖体DNA共调控假说
拷贝数,乙酰化,1个体衰老原因,2衰老理论已进入死胡同,1端粒学说,2核糖体DNA(ribosomalDNA,rDNA)学说,3表观遗传学说,4自由基学说,5衰老基因学说,6代谢残渣积累学说,3细胞衰老的主要表现
黄必录(上海世鹏实验室科技发展有限公司,上海 200120)细胞发生的各种功能减退并趋向死亡的现象称“细胞衰老”。细胞衰老的过程就是细胞生命活力退化和功能改变的过程,而生命活力退化主要与管家基因转录活性逐渐下降有关,功能改变与少数基因转录活性上升有关。那么,个体和细胞是如何衰老的?
1 个体衰老原因
个体是由成体干细胞和功能细胞组成的。由年轻的成体干细胞分化补充的功能细胞是年轻的功能细胞,个体就会显得年轻;由衰老的成体干细胞分化补充的功能细胞是衰老的功能细胞,个体就会显得衰老。因此,造成个体衰老的原因,归根结底是由成体干细胞本身衰老造成的[1-2],而非干细胞数量的减少,因为老年个体中的毛囊干细胞数量不变,造血干细胞数量反而是年轻个体的5~20倍。据此,只要找到导致细胞衰老的原因,就能让衰老的细胞或个体返老还童。
2 衰老理论已进入死胡同
衰老理论或学说至今已有300多个,但却没有一个能自圆其说。
2.1 端粒学说
主流观点认为,Hayflick界限是由端粒长度决定的。然而,人端粒酶催化亚基(hTERT)基因转染视网膜色素上皮细胞或成纤维细胞,细胞只能倍增20多次[3];约翰·拉穆纳斯等[4]将hTERT modRNA递送到成纤维细胞瞬间延伸端粒,即使多次延伸端粒,细胞最终都会衰老。至于为什么,他们认为可能是由于细胞积累了非端粒的DNA损伤。然而,HeLa细胞也会迅速积累非端粒的DNA损伤[5],但HeLa细胞的分裂次数仍然是无限的。说明端粒缩短不是导致细胞衰老和Haiflick界限的惟一原因,DNA损伤也不会导致细胞衰老。
2.2 核糖体DNA(ribosomal DNA,rDNA)学说
①1997年,Sinclair等[6]认为,酵母细胞积累染色体外环形rDNA(extrachromo-somal DNA circle,ERC)是导致衰老的原因。然而,有一种ERC水平没有升高的酵母菌株寿命反而更短[7],说明细胞衰老并非是由ERC积累造成的;②只有20和40个拷贝rDNA的酵母菌株,基因组整体会变得不稳定性,据此认为低拷贝数的rDNA导致的基因组的不稳定性是导致酵母细胞衰老的原因[8]。然而,衰老的野生型酵母菌株,仍然还有100个rDNA拷贝,说明酵母细胞衰老并非是基因组的不稳定性造成的;③由于细胞衰老过程蛋白质合成速率是逐渐下降的,而且蛋白质合成过程需要消耗核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA) ......
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