《Nature Aging》光學調控粒線體膜電位 線蟲壽命顯著延長30~40%!

撰文記者 巫芝岳
日期2023-01-03
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《Nature Aging》光學調控粒線體膜電位 線蟲壽命顯著延長30~40%! (圖片來源:網路)

近日(12月30日),美國羅徹斯特大學醫學中心(University of Rochester Medical Center)和華盛頓大學(University of Washington)的科學家,發現透過直接調控粒線體膜電位,可延長線蟲壽命30~40%的方法。該研究以快訊型論文(brief communication)形式,發表於期刊《Nature Aging》。

粒線體為一種具有雙層膜構造的胞器,先前研究已發現,與能量分子ATP的產生、免疫訊號和遺傳調控都息息相關的粒線體內膜「膜電位」(即膜移動帶電粒子的能力),會隨著細胞老化而減弱。不過,目前科學家仍不清楚膜電位的降低,究竟是造成細胞老化的原因,還是老化的結果。

本次,美國團隊為了瞭解粒線體膜電位與老化間的關係,透過「光遺傳學」(optogenetic)技術,人為操控線蟲的粒線體膜電位;由於線蟲身體為半透明狀,因此也相當適合這項須由外部提供光線刺激來進行的實驗。

光遺傳學為一種運用光來控制細胞內活動的技術,尤其適合需要精確針對細胞中特定時間和空間進行研究時使用。

線蟲的平均壽命約為二至三週,研究人員先讓線蟲幼蟲在完全黑暗的環境下發育,直到成年後第一天,再暴露於實驗的光照條件下;透過事先以基因改造讓線蟲產生的「光活化質子幫浦」(light-activated proton pump),特異性地提高成年線蟲的粒線體膜電位與ATP產生。

在人為提高線蟲的粒線體膜電位後,該團隊成功逆轉了線蟲體內一一些與年齡相關的衰老跡象,且相較於一般線蟲,經該實驗處理的線蟲壽命都顯著延長30~40%,該實驗也成功在三種不同品系線蟲中得以重複。

研究人員表示,該實驗已成功在線蟲體內證實,利用光對成年線蟲處理,增加其粒線體膜電位,就足以減緩衰老的速度。

實驗中也發現,原先衰老後移動會變遲緩的線蟲,若經這項實驗處理,即便年齡增長,其放於液體中的抖動動作仍會維持。

研究團隊表示,這些結果顯示,透過直接逆轉線蟲老化下粒線體膜電位的減少,有可能改善其老化造成的生理功能衰退。

線粒體膜電位驅動這些細胞器的許多重要任務,包括能量分子產生、免疫信號和遺傳調控。

參考資料:

1. 論文原文:https://www.nature.com/articles/s43587-022-00340-7

2. https://www.news-medical.net/news/20221230/Novel-experimental-approach-slows-physical-decline-and-extends-the-lives-of-roundworms.aspx

(編譯/巫芝岳)