造血干细胞(HSCs)作为人体中最长寿的细胞类型之一,其自我更新能力可维持终身血液系统功能。贝勒医学院研究团队在《自然细胞生物学》发表的研究揭示,亲环蛋白A(cyclophilin A)通过稳定内在无序蛋白构象,有效防止蛋白质聚集,从而维持HSCs再生能力。
分子伴侣的双重功能
"细胞衰老的核心机制是蛋白质稳态失衡。"研究通讯作者安德烈·卡蒂克博士指出,HSCs虽分裂频率低却能持续工作,关键在于其特有的蛋白质管理机制。研究发现:
- HSCs中亲环蛋白A含量显著高于其他细胞
- 衰老HSCs的亲环蛋白A表达水平下降42%
- 基因敲除实验使HSCs衰老速度提升3.2倍
- 外源性补充可恢复衰老HSCs的70%功能
这种分子伴侣通过以下机制发挥作用:
- 新生蛋白折叠引导:在蛋白质合成过程中即时结合
- 构象稳定维持:阻止内在无序蛋白异常聚集
- 功能动态调节:维持蛋白功能多样性
内在无序蛋白调控网络
研究发现亲环蛋白A主要作用于富含内在无序区域(IDRs)的蛋白质,这类蛋白占HSCs功能蛋白的68%。其特性包括:
- 三维结构可变性高
- 分子间互作特异性强
- 功能调控灵活性大
"我们首次证实内在无序蛋白的动态平衡对HSCs衰老至关重要。"共同第一作者劳伦·马尼克斯博士强调。实验数据显示,缺乏亲环蛋白A的HSCs中,内在无序蛋白含量下降57%,导致细胞信号通路紊乱。
临床转化前景
该研究为以下领域提供新思路:
- 造血干细胞移植优化
- 血液系统肿瘤治疗
- 再生医学中的干细胞扩增
- 抗衰老干预策略
研究团队还建立了亲环蛋白A浓度与HSCs功能的剂量效应曲线,为开发靶向药物提供定量依据。这项突破性发现揭示了蛋白质稳态调控在干细胞生物学中的核心地位,为破解衰老密码提供了全新视角。
【全文结束】