Deuerling说，“有大量的酶和转运分子，像METAP1和SRP一样，在蛋白合成过程中已与新生的蛋白相互作用。因此，未来的研究将不得不要证实NAC是否也在调节对我们的细胞功能至关重要的其他过程中发挥作用。”

为了享受早晨的咖啡和新鲜出炉的饼干的香味，或感知到东西烧焦的警告气味，大脑需要两种类型的细胞---神经元和星形胶质细胞---彼此之间的密切配合。现有研究已表明，在嗅觉或气味感知过程中，神经元发生了大量的变化，但是星形胶质细胞的反应是什么，以及它们如何对感官体验做出贡献仍不清楚。

在一项新的研究中，来自美国贝勒医学院等研究机构的研究人员报告了星形胶质细胞对嗅觉刺激的反应，揭示了一种维持星形胶质细胞-神经元沟通和处理嗅觉感觉所需的新机制。相关研究结果发表在2023年6月16日的Science期刊上，论文标题为“Induction of astrocytic Slc22a3 regulates sensory processing through histone serotonylation”。论文通讯作为贝勒医学院癌症神经科学中心主任Benjamin Deneen博士。

论文第一作者、Deneen实验室博士后助理Debosmita Sardar博士说，“以前的研究已表明，在活体动物的自然条件下，对大脑的嗅觉刺激首先激活了神经元，从而改变了这些神经元表达的基因，以便能够调解嗅觉感知。在这项新的研究中，我们探究了嗅觉刺激期间神经活动后星形胶质细胞发生了什么，并发现了以前没有描述过的变化。”

嗅觉刺激引发了星形胶质细胞表面上的血清素转运体（serotonin transporter）Slc22a3的增加，而Slc22a3介导血清素转运到细胞内。Sardar说，“我们在星形胶质细胞内跟踪血清素，并惊讶地发现它进入了细胞核，在那里它与组蛋白结合，其中组蛋白是附着在DNA上的蛋白，有助于调节星形胶质细胞中的基因表达。结合到DNA上的血清素作为一个开关，控制着基因的表达。”

有趣的是，血清素调节星形胶质细胞中参与神经递质GABA产生的基因得表达，随后GABA反馈给神经元，调节对感官知觉至关重要的神经回路。

Sardar说，“我们发现星形胶质细胞中失去转运体Slc22a3会降低这些细胞中的血清素水平，并导致血清素结合的DNA发生改变。反过来，这又减少了参与合成GABA的基因的表达，减少了星形胶质细胞的GABA释放，从而扰乱了嗅觉感知的神经回路。”

血清素因它对正常大脑功能的贡献以及参与成瘾和抑郁而广为人知。Sardar说，“在这项新的研究中，我们发现了血清素在星形胶质细胞中的一个新功能。血清素引发了星形胶质细胞基因表达模式的变化，使星形胶质细胞成为嗅觉处理的枢纽。”

Deneen说，“这个项目发现了星形胶质细胞功能的新方面。我们正了解到星形胶质细胞是非常可塑的，就像神经元一样，这意味着星形胶质细胞可以改变其特性和功能，以应对环境刺激。它们倾听神经元并做出反应，它们的双向交流是感觉处理的核心，最终是动物行为的核心。”

03.

新研究揭示肌动蛋白丝两个末端的三维结构细节

肌动蛋白丝（actin filament，也称为肌动蛋纤维）-=-对从单个细胞到动物的生命运动至关重要的蛋白结构---长期以来一直被认为具有与它们的物理特征相关的极性，具有一个生长的“带刺”端和一个收缩的“尖”端。肌动蛋白丝的两端与细胞内其他蛋白的相互作用方式也不同。然而，决定这些差异的机制对科学家来说一直都不完全清楚。如今，在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员通过使用一种叫做低温电镜（cryo-EM）的技术揭示了肌动蛋白丝两个末端的关键原子结构。这一发现提供了基本的见解，可能有助于填补影响一些由肌动蛋白缺陷或缺乏导致的肌肉、骨骼、心脏、神经系统和免疫系统的疾病背后的细节。相关研究结果近期发表在Science期刊上，论文标题为“Structures of the free and capped ends of the actin filament”。

肌动蛋白是高等生物（如动物）细胞内最丰富的蛋白。它作为长而薄的结构---肌动蛋纤维---的基石，而肌动蛋白丝作为细胞的“细胞骨架”的一部分提供关键的结构支持，并使得细胞具有形状和极性。肌动蛋白丝的快速变化是关键细胞事件的基础，如沿表面运动、细胞间接触和细胞分裂。肌动蛋白丝也是肌纤维中的主要成分。

论文通讯作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的William Maul Measey博士说，“我们的研究结果提供了对一种我们已经了解了40多年的过程---肌动蛋白踏车（filament treadmilling）---的机理理解，并影响我们如何看待肌动蛋白在健康和疾病中的细胞作用。”

肌动蛋白丝的动态变化主要由这种肌动蛋白踏车过程控制，通过这一过程，单个肌动蛋白从肌动蛋白丝的尖端脱落，从肌动蛋白丝的带刺端加入。肌动蛋白丝可以通过独特的所谓的“加帽”蛋白来稳定，这些蛋白与肌动蛋白丝的两个末端结合，阻止单个肌动蛋白的进一步增加或丢失。许多其他蛋白也与肌动蛋白丝的尖端和带刺端结合。但是决定这些相互作用的特异性的结构细节---解释这两个末端的功能为何如此不同的细节---一直是模糊的。

在他们的研究中，这些作者用低温电镜分析了肌动蛋白丝。通过这种高分辨率的成像技术，他们获得了目标分子的数千张快照，通过计算将它们对齐，然后对它们进行平均，以减少随机的图像“噪音”--产生目标分子的三维重建图，其清晰度可能足以让人看到单个原子。

在人工智能（AI）的帮助下，这些作者能够将注意力集中在肌动蛋白丝的两端，而不是它们的中间。通过这样做，他们确定了数十万个肌动蛋白丝末端的视图，使他们能够获得接近原子尺度的重建。这些数据显示，在未加帽的带刺端，肌动蛋白呈现“扁平”的构象，而在未加帽的尖端，肌动蛋白呈现“扭曲”的构象。

这些数据还详细说明了两种肌动蛋白丝加帽蛋白---在位于带刺端的CapZ和位于尖端的tropomodulin---所引起的结构变化。这是在骨骼肌和心肌中的肌动蛋白丝末端发现的两种蛋白，在稳定肌纤维中的肌动蛋白丝方面起着至关重要的作用，而且如果没有这两种蛋白，我们的肌肉会崩溃。

这项研究的结果为更深入了解整个肌动蛋白生物学提供了关键的机制细节。这些作者认为这些新见解也应该有助于理解和最终治疗由肌动蛋白功能障碍引起的疾病。

04.

重大进展！牛磺酸可能是健康长寿的关键

在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学等研究机构的研究人员发现，缺乏牛磺酸（taurine）---一种在体内产生并在许多食物中发现的营养物---是动物衰老的一个驱动因素。他们还发现牛磺酸补充剂可以减缓线虫、小鼠和猴子的衰老过程，甚至可以使中年小鼠的健康寿命延长12%。相关研究结果发表在2023年6月9日的Science期刊上，论文标题为“Taurine deficiency as a driver of aging”。

论文通讯作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院遗传学与发育助理教授Vijay Yadav博士说，“在过去的25年里，科学家们一直在努力寻找不仅能让我们活得更久，而且还能增加健康寿命（health span），即我们在老年时保持健康的时间。这项研究表明，牛磺酸可能是我们体内的生命灵药，帮助我们活得更久、更健康。”

我们体内的抗衰老分子

在过去的二十年里，随着人们寿命的延长和科学家们了解到衰老过程可以被操纵，确定改善老年健康的干预措施的努力已经加强。

许多研究已发现血液中携带的多种分子与衰老有关。不太确定的是，这些分子是主动引导衰老过程，还是只是随波逐流的乘客。如果一种分子能够驱动衰老，那么恢复它在年轻时的水平将推迟衰老并增加健康寿命。

牛磺酸第一次进入Yadav的视野是在之前对骨质疏松症的研究中，他发现了牛磺酸在构建骨骼中的作用。大约在同一时间，其他科学家发现了牛磺酸水平与免疫功能、肥胖和神经系统功能相关联。Yadav说，“我们意识到如果牛磺酸调节所有这些随着年龄下降的过程，也许血液中的牛磺酸水平会影响整体健康和寿命。”

牛磺酸随年龄下降，补充牛磺酸可延长小鼠的寿命

首先，Yadav团队研究了小鼠、猴子和人类的血液中的牛磺酸水平，发现牛磺酸的丰度随着年龄的增长而大幅下降。在人类身上，60岁的人的牛磺酸水平只有5岁儿童的三分之一左右。

Yadav说，“这时我们开始探究牛磺酸缺乏是否是衰老过程的一个驱动因素，我们用小鼠启动了一项大型实验。”

这些作者开始用接近250只14个月大的雌性和雄性小鼠（按人类年龄计算约为45岁）。每天，他们给其中一半的小鼠喂食牛磺酸或对照溶液。在实验结束时，Yadav团队发现牛磺酸使雌性小鼠的平均寿命增加了12%，雄性增加了10%。对于小鼠来说，这意味着多了三到四个月，相当于人类的七到八年。

中年时补充牛磺酸可改善老年时的健康

为了了解牛磺酸对健康的影响，这些作者探究了牛磺酸补充对几个物种的健康和寿命的影响。他们测量了小鼠的多种健康参数，发现在小鼠两岁（相当于人类60岁）时，补充了牛磺酸一年的小鼠在几乎所有方面都比未补充牛磺酸的同类动物更健康。

他们发现，牛磺酸抑制了雌性小鼠（甚至是“更年期”小鼠）与年龄相关的体重增加，增加了能量消耗，增加了骨量，提高了肌肉耐力和力量，减少了类似抑郁症和焦虑的行为，减少了胰岛素抵抗，并促进了免疫系统的年轻化，以及其他好处。Yadav说，“我们不仅发现这些动物活得更长，我们还发现它们活得更健康。”

在细胞水平上，牛磺酸改善了许多通常随着年龄增长而下降的功能：牛磺酸补充剂减少了“僵尸细胞”（本应死亡但却停留在体内并释放有害物质的衰老细胞）的数量，增加了端粒酶缺乏后的存活率，增加了一些组织中存在的干细胞数量（这可以帮助组织在受伤后愈合），改善了线粒体的性能，减少了DNA损伤，并提高了细胞感知营养物的能力。

在中年恒河猴身上也看到了牛磺酸补充剂类似的健康效果，每天给它们补充牛磺酸，持续6个月。牛磺酸能防止体重增加，降低空腹血糖和肝脏损伤的标志物，增加脊柱和腿部的骨密度，并改善它们的免疫系统的健康。

需要进行随机的临床试验

这些作者还不知道牛磺酸补充剂是否会改善人类的健康或增加人类的寿命，但他们进行的两项实验表明牛磺酸具有这方面的潜力。

在第一项实验中，Yadav团队研究了研究了12000名60岁及以上欧洲成年人的牛磺酸水平和大约50种健康参数之间的关系。总体而言，牛磺酸水平较高的人更健康，2型糖尿病病例较少，肥胖水平较低，高血压减少，炎症水平较低。Yadav说，“这些都是关联性，并不能确定因果关系，但是这一结果与牛磺酸缺乏导致人类衰老的可能性一致。”

第二项实验测试了牛磺酸水平是否会对一种已知的改善健康的干预措施---运动---做出反应。他们在多种男性运动员和久坐不动的人完成剧烈的自行车运动前后测量了牛磺酸水平，发现在所有的运动员群体（短跑运动员、耐力跑运动员和自然健美运动员）和久坐不动的人中，牛磺酸都有明显的增加。Yadav说，“无论哪个人，运动后都有牛磺酸水平的增加，这表明运动的一些健康益处可能来自牛磺酸的增加。”

Yadav补充说，只有在人们身上进行的随机临床试验才能确定牛磺酸是否真地具有健康益处。目前正在进行利用牛磺酸对抗肥胖的临床试验，但没有一项临床试验是为了测量一系列健康参数。其他潜在的抗衰老药物---包括二甲双胍、雷帕霉素和NAD类似物---正被考虑在临床试验中进行测试。

Yadav说，“我认为牛磺酸也应该被考虑。而且它有一些优势：牛磺酸在我们体内自然产生，它可以在饮食中自然获得，它没有已知的毒性作用（尽管它很少以使用的浓度使用），而且它的水平可以通过运动增加。牛磺酸的丰度会随着年龄的增长而下降，因此在老年时将牛磺酸恢复到年轻时的水平可能是一种有希望的抗衰老策略。”

这些作者还发现这些丝状物可以对光线强度的变化做出快速反应---当突然暴露在光线下时，它们往往会迅速聚集在一起，而当光线被移开时，它们又会松开。他们指出在自然环境中，这可能是对云层运动改变光线强度的反应。他们还发现了证据，表明一群丝状物的松紧度可能与浮力有关，在需要的时候，比如当营养水平发生变化时，它可以让一群丝状物下沉得更低。

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