【摘要】：生物衰老的時(shí)鐘理論已經(jīng)被提出幾十年1,暗示線(xiàn)粒體是調(diào)節(jié)衰老的核心因素,但是直到目前為止,仍缺少支持證據(jù)。在本研究中,通過(guò)活體線(xiàn)蟲(chóng)的單個(gè)線(xiàn)粒體水平觀(guān)察超氧炫來(lái)研究線(xiàn)粒體與生物衰老理論。線(xiàn)粒體超氧炫作為讀碼器,可以反映單個(gè)線(xiàn)粒體的活性氧自由基的產(chǎn)生和能量代謝狀態(tài)2。本實(shí)驗(yàn)室的早期研究已經(jīng)有很多發(fā)現(xiàn),例如,在線(xiàn)蟲(chóng)成年第三天和第九天的咽部肌肉細(xì)胞中會(huì)分別出現(xiàn)兩個(gè)非常強(qiáng)的超氧炫信號(hào)峰,第一個(gè)可能與線(xiàn)蟲(chóng)的產(chǎn)卵有關(guān),第二個(gè)可能與線(xiàn)蟲(chóng)的死亡有關(guān)。 我們發(fā)現(xiàn)電子傳遞鏈的活性與超氧炫的發(fā)生密切相關(guān),而且,饑餓或者激光誘導(dǎo)熒光蛋白所產(chǎn)生的超氧化合物也能夠分別抑制或者增加超氧炫活性,表明超氧炫與線(xiàn)粒體的氧化狀態(tài)和代謝活性有密切聯(lián)系。此外,我采用RNAi沉默靶基因的方法使線(xiàn)蟲(chóng)壽命延長(zhǎng)或縮短,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)超氧炫信號(hào)峰的位置在長(zhǎng)壽或者短壽的線(xiàn)蟲(chóng)中確實(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯移動(dòng),短壽線(xiàn)蟲(chóng)的信號(hào)峰前移,長(zhǎng)壽線(xiàn)蟲(chóng)的信號(hào)峰后移,該結(jié)果揭示了線(xiàn)粒體超氧炫與衰老之間有密切關(guān)系。用24種環(huán)境因素影響線(xiàn)蟲(chóng)壽命和相應(yīng)的超氧炫信號(hào),發(fā)現(xiàn)這些成蟲(chóng)第三天的超氧炫信號(hào)強(qiáng)度與它們的壽命呈負(fù)相關(guān)。除環(huán)境因素外,也驗(yàn)證了隨機(jī)因素對(duì)壽命和超氧炫信號(hào)的影響,分別在長(zhǎng)壽age-1和短壽elo-5線(xiàn)蟲(chóng)的單個(gè)個(gè)體中進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)超氧炫信號(hào)與單個(gè)線(xiàn)蟲(chóng)的壽命也呈負(fù)相關(guān),該結(jié)果與環(huán)境因素所引起的變化非常相似。最后,研究胰島素信號(hào)通路調(diào)節(jié)的衰老與超氧炫的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體復(fù)合物Ⅱ和乙醛酸循環(huán)活性在長(zhǎng)壽線(xiàn)蟲(chóng)daf-2(e1370)中上調(diào),推測(cè)可能與daf-2突變株的長(zhǎng)壽有關(guān)。通過(guò)研究異檸檬酸裂解酶ICL-1與壽命和超氧炫信號(hào)的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)該酶貢獻(xiàn)了daf-2的長(zhǎng)壽和使超氧炫信號(hào)降低。總之,遺傳因素、環(huán)境因素和隨機(jī)因素是決定生物體壽命的主要因素,線(xiàn)粒體在這些因素引起的壽命變化中起著重要的作用。而且成蟲(chóng)第三天的超氧炫信號(hào)能夠指示壽命。這些結(jié)果與衰老時(shí)鐘理論非常吻合,暗示著在相當(dāng)大程度上線(xiàn)蟲(chóng)的衰老速度在成年早期已經(jīng)被決定了。 抑制胰島素信號(hào)通路(IIS)可以延長(zhǎng)線(xiàn)蟲(chóng),果蠅和小鼠的壽命3�？紤]到線(xiàn)粒體在生物衰老過(guò)程中起著重要作用4,5,我們結(jié)合定量線(xiàn)粒體蛋白組方法,分析線(xiàn)粒體在IIS中的作用。DAF-2是胰島素受體,DAF-16是IIS下游的負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子。我們純化了野生型線(xiàn)蟲(chóng)N2、突變體線(xiàn)蟲(chóng)daf-2和daf-2; daf-16的線(xiàn)粒體,通過(guò)定量蛋白組的方法分析了線(xiàn)粒體蛋白的豐度,鑒定了1824個(gè)線(xiàn)粒體蛋白。其中,有83個(gè)蛋白的表達(dá)在daf-2突變體中被上調(diào),60個(gè)蛋白的表達(dá)被下調(diào)。通過(guò)Gene Ontology和KEGG對(duì)所有定量蛋白進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)參與線(xiàn)蟲(chóng)壽命、過(guò)氧化物清除和線(xiàn)粒體脂肪酸、乙醛酸、丙酸和支鏈氨基酸代謝的相關(guān)過(guò)程都上調(diào)。代謝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建表明daf-2突變體的線(xiàn)粒體代謝狀態(tài)處于一種和諧的上調(diào)模式。通過(guò)對(duì)該模式的上調(diào)因子進(jìn)行研究,我們發(fā)現(xiàn)它們對(duì)daf-2突變體的長(zhǎng)壽起著重要作用。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R339.38

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776873