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“化学开关”触发了涉及阿尔茨海默病的蛋白质的毒性惊人发现让科学家重新思考哪些基因控制着衰老关于锌的意外发现为调控血压的临床实践开辟了新途径

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“化学开关”触发了涉及阿尔茨海默病的蛋白质的毒性

来自东京都立大学的研究人员发现，一种被称为tau的关键蛋白质的特定化学特征可能导致它在大脑中积累，并引发像阿尔茨海默氏症这样的疾病。他们发现，某些氨基酸上的二硫键起到了稳定tau的作用，并导致其积累，这种影响随着氧化压力的增加而变得更加严重，识别触发tau积聚的化学目标可能带来突破性的治疗方法。

tau蛋白是生物细胞健康功能的关键。它有助于形成和稳定微管，微管是纵横交错的细胞内部的细丝，有助于保持细胞结构的刚性，并为细胞器之间的分子穿梭提供 "高速公路"。然而，当它们不能正确形成时，它们会累积并形成粘性团块。在大脑中，这些聚集物阻碍了神经元的发射，并导致了广泛的神经退行性疾病，即所谓的tauopathies，其中之一就是著名的阿尔茨海默病。因此，科学家们找到将tau从细胞功能的一个不可或缺的部分转变为致命病理的 "开关"是非常重要的。

由东京都立大学的Kanae Ando副教授领导的一个团队使用像果蝇这样的模式生物来揭示tau蛋白的特定特征如何导致其停止正常工作。苍蝇可以通过基因改变来表达与人类相同的tau蛋白。通过系统地修改编码tau的部分基因，他们试图确定突变的tau蛋白的某些特征如何影响其行为。

带有半胱氨酸基团的Tau蛋白在氧化压力下发生化学变化，形成二硫键，使tau蛋白的毒性突变体能够聚集。这些会继续导致神经退化。抗氧化剂可以帮助将这些物质还原成硫醇；然后这些正常的tau蛋白可以被细胞自然清除。资料来源：东京都立大学

在他们最近的工作中，他们发现蛋白质中被称为半胱氨酸的氨基酸残基在两个不同的位置（C291和C322）的改变对tau的数量和毒性有很大的影响。在进一步的突破中，研究小组确定了负责使其对正常细胞功能产生毒性的具体化学特征，即这些半胱氨酸基团形成的二硫键。当细胞被置于活性氧水平升高的环境中时，tau的毒性积累变得更加严重，因为半胱氨酸上的硫醇基团被氧化，形成二硫键。氧化应激升高的生化环境与在tauopathies患者身上看到的相似。共同表达抗氧化剂来对抗这种影响有助于自然过程清除tau蛋白，从而使tau水平大幅降低。

研究小组希望了解究竟哪些化学基团负责tau的毒性可能会导致减少或防止tau积累的新疗法，以帮助世界各地的tauopathies患者。

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惊人发现让科学家重新思考哪些基因控制着衰老

美国国立卫生研究院科学团队在一项针对果蝇的研究中发现，只有 30% 的基因是可以设置动物内部时钟、作为衰老标志的基因。科学家发现，细菌或许可以驱动苍蝇中许多标志衰老基因的活动。

为了更好地了解细菌在健康和疾病中的作用，美国国立卫生研究院的研究人员给果蝇喂食抗生素，并监测科学家传统上认为控制衰老的数百个基因的终身活动。

令他们惊讶的是，抗生素不仅延长了果蝇的寿命，而且还极大地改变了许多这些基因的活性。他们的结果表明，传统上与衰老有关的基因中只有约 30% 设定了动物的内部时钟，而其余的则反映了身体对细菌的反应。

美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的高级调查员，也是这篇研究的高级作者爱德华·吉尼格（Edward Giniger）博士说：“几十年来，科学家们一直在制定一份常见衰老基因的命题清单。这些基因被认为控制着整个动物界的衰老过程，从蠕虫到小鼠再到人类。我们震惊地发现，这些基因中只有约30%可能直接参与了衰老过程。我们希望这些结果将帮助医学研究人员更好地了解支撑几种与年龄有关的疾病的力量”。

这些结果是偶然发生的。吉尼格博士的团队在一种叫做黑腹果蝇的果蝇中研究衰老的遗传学。此前，该团队展示了过度活跃的免疫系统如何在作为几种老化的大脑疾病基础的神经损伤中发挥关键作用。然而，该研究并没有研究细菌在这一过程中可能起到的作用。

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关于锌的意外发现为调控血压的临床实践开辟了新途径

国际研究小组发现了未被重视的金属在降低血压方面的作用。高血压是全世界心血管疾病和过早死亡的主要提升风险的因素。而治疗从胸痛到中风的病人的关键是了解动脉和其他血管周围的细胞如何工作以控制血压的错综复杂的问题。

虽然像钾和钙这样的金属在这一过程中的重要性是众所周知的，但关于另一种金属：锌的关键和未被重视的作用的新发现，为治疗高血压的疗法提供了一个潜在的新途径。

该研究结果最近发表在《自然通讯》上。

身体的所有功能都依赖于动脉将富含氧气的血液与能量输送到需要的地方，而这些血管内的平滑肌细胞指导血液到达每个目的地的速度。当平滑肌收缩时，它们会缩小动脉并增加血压，而当肌肉放松时，动脉会扩张，血压会下降。如果血压太低，血流将不足以维持一个人身体的氧气和营养。如果血压太高，血管就有被损坏甚至破裂的危险。追溯到60多年前的基本发现，血管周围肌肉中的钙和钾的水平控制着它们如何扩张和收缩。

具体而言，钾能调节肌肉中的钙，而众所周知，钙是造成动脉和静脉狭窄的原因，它使血压升高，限制了血流。围绕血管的其他细胞，包括内皮细胞和感觉神经，也会调节动脉肌肉内的钙和钾，而且它们本身也会受到其中所含这些金属水平的调节。

通过与美国佛蒙特大学拉纳医学院和中国泰达国际心血管病医院的研究人员合作，调查人员了解到，锌在感觉神经、内皮细胞和动脉肌肉中的协调作用引发了血管肌肉中钙水平的降低。这使得血管放松，降低血压并增加血流量。科学家们发现，大脑和心脏的血管比身体其他部位的血管对锌更敏感，这一观察值得进一步研究。

本质上，锌对血流和压力的影响与钙相反，锌是生物学中的一种重要金属离子，鉴于钙和钾因控制血流和压力而闻名，锌的作用以前没有被重视，这很令人惊讶。

另一个令人惊讶的事实是，控制细胞内锌水平的基因已知与包括高血压在内的心血管疾病有关，而高血压也是锌缺乏的一个已知副作用。这项新研究为这些以前已知的关联提供了解释。