蛋白质生成卡顿引发细胞老化

核糖体（中间）从mRNA生成蛋白质（红色）。深紫色链代表转移RNA，它们也参与蛋白质合成。图片来源：英国《新科学家》网站

德国莱布尼茨老龄研究所团队在一种名为鳉鱼的淡水鱼大脑中发现，随着年龄增长，细胞内合成蛋白质的“工厂”——核糖体，在制造某一类关键蛋白质时出现卡顿，从而引发一连串恶性循环，导致细胞功能不断衰退。这或许是一种潜在的细胞衰老“总开关”机制及多种细胞老化现象的根源。相关论文发表于新一期《科学》杂志。

合成蛋白质的“配方”储存在细胞DNA中。当细胞需要制造某种蛋白质时，会将这段DNA“配方”转录为一种名为信使RNA（mRNA）的分子。通常情况下，mRNA越多，蛋白质产量也越高。然而，越来越多研究发现，随着人类细胞的老化，这种“产量正相关”关系会逐渐失效，即使mRNA水平不变，蛋白质的产量也可能下降。

团队分析了鳉鱼大脑中核糖体的变化过程，并利用先进技术捕捉其在mRNA分子上的停留位置，相当于拍下了蛋白质合成的“过程快照”。结果发现，随着鳉鱼大脑的衰老，核糖体在解码精氨酸和赖氨酸这两种氨基酸的密码子时，更加频繁地停滞，导致蛋白质无法顺利合成。

这两种氨基酸常见于能结合DNA和RNA（带负电）的蛋白质中，因此最容易受到影响的是参与DNA或RNA结合的蛋白质。而这些蛋白质正是细胞执行关键任务的“中坚力量”，比如生成RNA、剪接RNA、修复DNA损伤等。

团队表示，DNA损伤增多、RNA合成减少、剪接效率下降、蛋白合成减缓，都是衰老的典型表现，核糖体的卡顿现象或许是这些变化的共同源头。卡顿现象还可能影响核糖体自身的合成能力，进而造成蛋白质生产能力整体下降，形成一个不断加剧的恶性循环。而如果鳉鱼的研究结果同样适用于人类，未来或许能开发出应对大脑衰老的新疗法。