蛋白質生成卡頓引發細胞老化

德國萊布尼茨老齡研究所團隊在一種名為鳉魚的淡水魚大腦中發現，隨著年齡增長，細胞內合成蛋白質的“工廠”——核糖體，在制造某一類關鍵蛋白質時出現卡頓，從而引發一連串惡性循環，導致細胞功能不斷衰退。這或許是一種潛在的細胞衰老“總開關”機制及多種細胞老化現象的根源。相關論文發表于新一期《科學》雜志。

合成蛋白質的“配方”儲存在細胞DNA中。當細胞需要制造某種蛋白質時，會將這段DNA“配方”轉錄為一種名為信使RNA（mRNA）的分子。通常情況下，mRNA越多，蛋白質產量也越高。然而，越來越多研究發現，隨著人類細胞的老化，這種“產量正相關”關系會逐漸失效，即使mRNA水平不變，蛋白質的產量也可能下降。

團隊分析了鳉魚大腦中核糖體的變化過程，并利用先進技術捕捉其在mRNA分子上的停留位置，相當于拍下了蛋白質合成的“過程快照”。結果發現，隨著鳉魚大腦的衰老，核糖體在解碼精氨酸和賴氨酸這兩種氨基酸的密碼子時，更加頻繁地停滯，導致蛋白質無法順利合成。

這兩種氨基酸常見于能結合DNA和RNA（帶負電）的蛋白質中，因此最容易受到影響的是參與DNA或RNA結合的蛋白質。而這些蛋白質正是細胞執行關鍵任務的“中堅力量”，比如生成RNA、剪接RNA、修復DNA損傷等。

團隊表示，DNA損傷增多、RNA合成減少、剪接效率下降、蛋白合成減緩，都是衰老的典型表現，核糖體的卡頓現象或許是這些變化的共同源頭。卡頓現象還可能影響核糖體自身的合成能力，進而造成蛋白質生產能力整體下降，形成一個不斷加劇的惡性循環。而如果鳉魚的研究結果同樣適用于人類，未來或許能開發出應對大腦衰老的新療法。