研究人员发现，循环素A是一种在造血干细胞中大量存在的酶，它通过一种意想不到的机制在维持这些细胞的再生潜力和防止衰老方面发挥着关键作用。没有什么是永恒的，但与身体其他细胞相比，造血干细胞（HSCs）显然具有较长的寿命。HSCs是造血细胞——它们产生迅速分裂的祖细胞，而这些祖细胞又生成数百亿个细胞，以满足输送氧气的红细胞、抗击疾病的白细胞等日常需求。
造血干细胞（HSCs）通常在骨髓中处于不活动状态，但它们能够不断刷新和更新血细胞，维持个体生命中的相对年轻状态。贝勒医学院的研究人员发现，HSCs长寿及其抵抗衰老影响的关键在于大量在这些细胞中产生的酶循环素A，这一发现发表于《自然细胞生物学》。
干细胞永驻!
“蛋白质的积累，这是在其生命周期结束的关键因素，是细胞衰老的关键因素，”研究的首席作者、贝勒大学赫芬顿老龄中心的助理教授安德烈·卡提克博士解释道。“随着细胞的衰老，蛋白质往往折叠不当、聚集在一起并在细胞内积累，导致有害的压力，这会干扰正常的细胞功能。”
频繁分裂的细胞，如祖细胞，可以通过稀释来消除蛋白质的积累。然而，长寿的HSCs往往不常分裂，因此面临着处理错误折叠蛋白质积累的挑战。衰老可能导致细胞积累损坏的蛋白质并经历有毒的压力，但造血干细胞（HSCs）不受衰老影响。科学家们正在努力理解这一现象，以便深入了解正常HSC生物学，并有可能改善癌症治疗。研究的共同第一作者劳伦·马内克斯博士强调，理解HSC衰老背后的分子机制的重要性。一个关键因素是分子伴侣的存在，这些是帮助维持或改变其他蛋白质三维结构的蛋白质。衰老过程与循环素的存在相关，循环素是一类伴侣蛋白。然而，此类蛋白对细胞蛋白质的具体影响之前尚未探索过。研究人员在小鼠身上进行实验，研究HSCs的蛋白质含量，发现循环素A是这些细胞中的一种常见伴侣。他们还观察到，循环素A在老化HSCs中的表达显著降低。此外，他们发现，基因去除循环素A加速了干细胞部分的自然衰老过程。另一方面，重新引入循环素A到老化的HSCs中增强了衰老过程。研究表明，循环素A对造血干细胞（HSCs）的长期生存至关重要。研究人员还发现，循环素A与富含内在无序区域的蛋白质相互作用，帮助维持它们的稳定性。内在无序蛋白具有改变其形状以与其他分子相互作用的能力，使其在各种细胞过程中非常重要。这些发现揭示了循环素A、内在无序蛋白与HSCs长寿之间的复杂关系。蛋白质在细胞过程中发挥着至关重要的作用，通过促进分子之间的特定相互作用。卡提克表示，内在无序蛋白由于其灵活性易于聚集。循环素A帮助这些蛋白质发挥其功能，防止它们聚集在一起。
此外，这项研究表明，循环素A在蛋白质合成后立即与内在无序蛋白相互作用。卡提克解释说，循环素A确保这些蛋白质在合成时保持正确的构象，并在适当的水平上存在。基因去除循环素A的研究发现，干细胞缺乏内在无序蛋白，这是衰老的重要因素。“这是第一项显示内在无序蛋白的产生以及在细胞内维持蛋白质结构多样性与干细胞衰老之间的关系的研究，”马内克斯说道。共同第一作者波琳娜·雅科娃和其他几位研究人员也对这项研究做出了贡献。
