【Science子刊】秀丽隐杆线虫为人类抗衰老带来新希望，VRK-1蛋白是关键！

导言：秀丽隐杆线虫（C.elegans）是一种仅1.5毫米长的线虫，是分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物。近期，有研究人员通过改变秀丽隐杆线虫细胞中一种蛋白质的活性，达到了延长其寿命的效果。

秀丽隐杆线虫和人类有很多相同的基因，且寿命较短，一般只有2周左右，其短期内的寿命变化，可作为人类抗衰老研究的重要参考依据。近期，有研究人员利用秀丽隐杆线虫，对监测细胞能量的两种蛋白质进行修复，来调控细胞内线粒体的呼吸作用，结果发现它的寿命大大延长。而人体细胞内也存在这些蛋白质，这为抗衰老药物的开发提供了一个新的可能性。

该研究由韩国科学技术院（KAIST）的生物科学系教授Seung-Jae V. Lee领导，并发表在《科学进展》杂志上，题目为“VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation”

蛋白质VRK-1和AMPK在秀丽隐杆线虫细胞中协同工作，VRK-1指导AMPK通过在线虫细胞上粘附一个由一个磷和四个氧原子组成的磷酸盐分子来工作。反过来，AMPK的作用是在细胞能量不足时监测细胞内的能量水平。本质上来说，VRK-1调节AMPK，而AMPK调节细胞能量状态。

绿色荧光蛋白（GFP）在秀丽隐杆线虫中标记VRK-1（图片来源：KAIST的Seung-Jae V. Lee教授）

Seung-Jae V. Lee教授领导的研究人员利用一系列不同的生物学研究工具，包括将外源基因引入秀丽隐杆线虫，能够提高或降低VRK-1 蛋白基因的活性。在整个进化过程中，该基因几乎保持不变。包括人类在内的大多数复杂生物都具有这种的基因。

该研究的第一作者Sangsoon Park及其同事证实，VRK-1蛋白的过表达或产量增加可延长秀丽隐杆线虫的寿命，这种线虫通常仅存活两至三周，而反过来，抑制VRK-1的产生则会缩短它们的寿命。

 VRK-1是一种核蛋白，可以延长秀丽隐杆线虫的寿命

研究小组发现，在低细胞能量状态下，VRK-1-AMPK细胞能量监测过程的活性增强，并通过抑制线粒体呼吸来实现这一过程。线粒体呼吸是一组代谢化学反应，利用线虫呼吸的氧气，将食物中的大量营养物质转化为细胞消耗的能量“货币”，以支持生命活动。

众所周知，线粒体是细胞中的能量引擎，在许多细胞过程中起重要作用，并在生物体衰老过程中起着至关重要的作用，线粒体功能的衰退与衰老相关的疾病有关。然而，对线粒体呼吸的轻微抑制，已被证明可以延长包括蝇类和哺乳动物在内的许多物种的寿命。

当研究小组对培养的人类细胞进行类似的修补时，他们发现人类细胞也可以复制秀丽隐杆线虫中发生的这种VRK-1-AMPK调控过程。

Lee教授说：“这就增加了一种有趣的可能性，即VRK-1也可以作为控制人类寿命的一个因素，因此，我们也许可以开发能够改变人体细胞VRK-1活性的抗衰老药物。”

至少，这项研究为我们指出了一个有趣的方向，即通过调控VRK-1来研究对抗代谢紊乱的新治疗策略。代谢紊乱涉及体内化学反应的破坏，其中就包括线粒体疾病。

但是在科学家们考虑使用代谢紊乱疗法或抗衰老药物之前，仍然需要进行进一步的研究，以更好地了解VRK-1如何激活AMPK，并弄清AMPK如何控制细胞能量的精确机制。

参考：

【1】 Sangsoon Park et al, VRK-1 extends life span by activation of AMPK via phosphorylation, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aaw7824

【2】https://medicalxpress.com/news/2020-07-tinkering-roundworm-proteins-anti-aging-drugs.html

【3】https://advances.sciencemag.org/content/6/27/eaaw7824

【4】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1655594484419013478&wfr=spider&for=pc