3月19日，國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）沈義棟研究組的最新研究成果“The decrease of intraflagellar transport impairs sensory perception and metabolism in ageing”。該研究使用秀麗隱桿線蟲（C. elegans，以下簡稱為線蟲）為模型探索了衰老與纖毛的相互作用，發(fā)現(xiàn)衰老通過降低纖毛內(nèi)的分子運(yùn)輸（IFT）損害纖毛功能和由纖毛介導(dǎo)的感知能力，并揭示了其中的分子機(jī)制。該研究還發(fā)現(xiàn)纖毛通過AMPK信號通路調(diào)控代謝穩(wěn)態(tài)和衰老。基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員找到了纖毛衰老的重要靶基因daf-19，發(fā)現(xiàn)上調(diào)daf-19是抑制纖毛衰老、促進(jìn)長壽的有效手段。

　　隨著衰老，人體的各項(xiàng)機(jī)能都會逐漸下降，其中包括感覺系統(tǒng)功能下降，表現(xiàn)在視力老化、聽力下降、對氣味不敏感、偏好重口味食物等等。改善老年人逐漸衰退的感覺神經(jīng)系統(tǒng)是提高老年生活質(zhì)量的重點(diǎn)之一。纖毛在感覺神經(jīng)系統(tǒng)的信號輸入中有著非常關(guān)鍵的作用，而纖毛的結(jié)構(gòu)和功能則依賴于纖毛內(nèi)運(yùn)輸（IFT）。

　　在該研究工作中，研究人員以線蟲為模式生物，通過高速活體顯微攝影發(fā)現(xiàn)衰老通過下調(diào)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子daf-19/RFX降低多個IFT復(fù)合物組分的表達(dá)進(jìn)而降低了IFT的速度與頻率。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，老年線蟲IFT的速度和頻率的下降導(dǎo)致纖毛的功能減退，使得感覺能力隨衰老下降，并進(jìn)一步通過神經(jīng)遞質(zhì)章魚胺抑制了線蟲體內(nèi)各組織中的AMPK信號通路、擾亂了代謝穩(wěn)態(tài)。在此基礎(chǔ)上，研究人員更發(fā)現(xiàn)人為上調(diào)daf-19可以有效地延緩纖毛的衰老，在老年線蟲中增強(qiáng)IFT、改善感知能力。這一針對纖毛衰老的干預(yù)更能有效地上調(diào)老年線蟲體內(nèi)的AMPK和自噬作用的活性，促進(jìn)代謝穩(wěn)態(tài)的維持，延長線蟲的壽命。

　　這項(xiàng)研究工作首次在分子細(xì)胞層面確認(rèn)了衰老對纖毛的影響，發(fā)現(xiàn)了IFT隨衰老降低的分子機(jī)理；說明了感覺能力隨衰老下降的一個重要原因，并進(jìn)一步揭示了其對代謝穩(wěn)態(tài)和衰老的調(diào)控作用。此外，這項(xiàng)研究還找到了干預(yù)纖毛衰老的重要靶點(diǎn)基因daf-19，發(fā)現(xiàn)上調(diào)daf-19是延緩纖毛衰老、促進(jìn)動物長壽的有效手段。

　　中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心沈義棟研究員為論文通訊作者，博士研究生張銀聰和張曉娜為共同第一作者。分子細(xì)胞卓越創(chuàng)新中心鄢秀敏研究員和南開大學(xué)/山東師范大學(xué)周軍教授為合作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力資助，以及分子細(xì)胞卓越中心細(xì)胞和分子研究平臺等的技術(shù)支持。

       文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22065-8 

       線蟲感覺纖毛內(nèi)的分子運(yùn)輸隨著衰老下降。這使得老年線蟲的感覺能力衰退、代謝穩(wěn)態(tài)失衡。上調(diào)驅(qū)動IFT基因的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子daf-19可以有效抑制纖毛衰老、促進(jìn)長壽。