美国研究发现造血干细胞有特殊“垃圾处理”机制

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美国加利福尼亚大学圣迭戈分校研究团队发现，造血干细胞采用一套特殊机制来清理它内部的异常蛋白质，该机制会随造血干细胞衰老而失灵，强化该机制功能有助对抗与衰老相关的疾病。相关论文近日发表在美国《细胞-干细胞》杂志上。
蛋白质依靠其氨基酸链折叠成特定形状而拥有特定功能，错误折叠的蛋白质不仅无用，积累起来还会损伤细胞。大部分细胞清理错误折叠蛋白质的机制是随时“粉碎”，异常蛋白质会被打上“垃圾”标记，一种被称为蛋白酶体的大分子复合物四处巡查，遇到这类垃圾蛋白质就将其分解。
这项新研究关注的是造血干细胞内的异常蛋白质清理机制。骨髓中的造血干细胞负责终生维持血细胞和多种免疫细胞的再生，并具有自我更新能力。为了保持长时间稳定运行，造血干细胞需要格外注重内部的蛋白质稳态，尽量避免错误折叠的蛋白质积累。
此前研究发现造血干细胞内的蛋白酶体活性特别低，与干细胞需要高效清理异常蛋白质的特征不符。这项新研究显示，造血干细胞采用一套特殊的处理机制：受损和错误折叠的蛋白质会被收集起来并集中运输，在细胞核附近形成被称为聚集体的结构，然后由细胞的消化器官溶酶体统一分解处理，这一过程被称为“聚集体自噬”。
研究发现，造血干细胞依赖一个名为Bag3的基因将异常蛋白质运送到聚集体。干扰该基因会使异常蛋白质在细胞内累积，导致造血干细胞分化异常、自我更新能力下降。年轻的造血干细胞都拥有这种蛋白质聚集体，但衰老到一定程度后，内部蛋白质聚集体几乎完全消失，表现为“聚集体自噬”机制功能障碍。
研究人员说，衰老导致清理垃圾蛋白质的效率降低，可能是造血干细胞功能失调、引发衰老相关疾病的重要原因。神经干细胞等其他类型成体干细胞也需要严格维持蛋白质稳态，针对该机制的疗法可能有助于修复多种器官病变。