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切除线虫生殖干细胞,或者通过敲除影响生殖干细胞增殖和分化的基因,线虫寿命延长约60%。在果蝇和其他昆虫类生物中,生殖干细胞缺失也延长寿命。将年轻的卵巢移植到老年雌性小鼠中,相比对照组寿命增加;男性阉割后更加长寿,这些发现表明生殖系统对寿命的调控在进化上可能是保守的。目前为止,生殖系统调控衰老的机制研究主要集中在基因水平,而蛋白水平的研究尚未见报道。我们知道,蛋白质是生命功能的执行者,生物的表型更多的依赖于蛋白质的功能。所以有必要从蛋白水平对生殖系统调控衰老的机制做进一步研究。 本研究采用iTRAQ蛋白质组学定量技术比较了野生型线虫N2和生殖功能缺失长寿线虫glp-1(e2144)(简称glp-1)的蛋白表达差异。在定量蛋白质组研究中,定量到4649个蛋白。以差异倍数大于1.2或小于0.83,且p值小于0.05为筛选条件,筛选到的差异蛋白数为1257个(27.03%),其中857个(18.43%)下调,400个上调(8.60%)。基因本体(Gene Ontology,GO)分析结果显示,下调蛋白主要涉及生殖功能和蛋白代谢过程,包括蛋白合成过程和分解过程;而上调蛋白主要与解毒和免疫相关。基于WormBase数据库的信息,分析发现在下调蛋白中共有427个蛋白与生殖过程相关。在这427个蛋白中,先前的研究已证实,其中的43个抑制它们的表达延长寿命,而抑制另外23个蛋白则会缩短寿命。进一步分析发现,下调的参与蛋白质代谢过程的蛋白,它们的功能涉及转录、RNA加工,翻译,蛋白折叠和降解。上调的蛋白,它们的功能涉及三相解毒过程,包括Ⅰ相和Ⅱ相解毒酶,以及Ⅲ相转运体。参与免疫的蛋白,如凝集素、溶菌酶和胶原蛋白也上调。此外,脂质代谢相关的蛋白,包括涉及脂质合成和分解代谢途径的蛋白,大部分均表现出适度增加。在检测到的下调的与蛋白质代谢相关的蛋白中,文献报道抑制它们的表达诱导解毒和免疫反应。翻译起始因子IFF-1在蛋白组中下调最为显著,IFF-1的突变株JN215 iff-1(tm483)实验证实,它突变后延长线虫寿命,增强抵抗Pseudomonasaeruginosa感染能力,提升镉毒性耐受性。这表明减缓蛋白代谢确实能激活解毒和免疫响应,增加寿命。基于这些结果,我们推测切除线虫生殖干细胞,或者抑制生殖干细胞增殖可能减缓了蛋白代谢,减缓的蛋白代谢通过未知的途径诱导解毒和免疫响应蛋白的表达,增强解毒和免疫防御功能,从而延长寿命。研究了一些显著改变的蛋白质对寿命的影响。PRG-1是Piwi相关的Argonaute蛋白,它与生殖干细胞的维持相关。它在glp-1突变体中显著下降。PRG-1的突变株WM161prg-1(tm872),寿命延长,抵抗Pseudomonas aeruginosa感染和镉毒性的能力增强。ACR-10是一个烟碱型乙酰胆碱受体的亚基,它在glp-1突变体中显著增加,但敲除ACR-10不影响glp-1突变体寿命。此外,我们发现,敲除AMPK催化亚基AAK-2明显缩短glp-1突变体的寿命。