前言

在抗衰老領(lǐng)域，科研人員一直在尋找能夠延緩細(xì)胞衰老、延長(zhǎng)健康壽命的方法。隨著科學(xué)的進(jìn)步，我們對(duì)衰老的理解和干預(yù)手段也在不斷深化?？防锵拗疲–R），作為一種減少熱量攝入而不引起營(yíng)養(yǎng)不良的飲食干預(yù)方式，已被廣泛證實(shí)能有效延長(zhǎng)多種生物的壽命。CR通過(guò)一系列復(fù)雜的分子和細(xì)胞變化，維持線粒體的數(shù)量和質(zhì)量，減少氧化損傷，抑制炎癥，從而減緩與年齡相關(guān)的代謝紊亂和疾病的發(fā)展。然而，盡管CR的抗衰老效果已被廣泛認(rèn)可，但其背后的分子機(jī)制一直是個(gè)謎。

2024年12月18日廈門(mén)大學(xué)張宸崧和林圣彩院士團(tuán)隊(duì)在Nature期刊上背靠背發(fā)表了兩篇文章。研究揭示了是石膽酸可模擬熱量限制（CR）延緩衰老；熱量限制模擬物石膽酸（LCA）激活A(yù)MPK的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)TUB樣蛋白3（TULP3）是LCA的直接受體，并鑒定出LCA通過(guò)激活TULP3–sirtuin–v-ATPase–AMPK通路，發(fā)揮延緩衰老的作用。

“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”文章，發(fā)現(xiàn)石膽酸（LCA）可能是解鎖CR抗衰老效應(yīng)的關(guān)鍵分子。研究人員利用質(zhì)譜分析技術(shù)確認(rèn)了LCA與TULP3蛋白的結(jié)合，并揭示了這一結(jié)合通過(guò)激活SIRT蛋白發(fā)揮作用。激活后的SIRT蛋白通過(guò)去乙?；饔?，有效抑制了溶酶體v-ATP酶的活性，從而觸發(fā)了AMPK通路的激活，最終實(shí)現(xiàn)了延緩衰老進(jìn)程的效果。這一發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了我們對(duì)衰老機(jī)制的理解，還為未來(lái)的抗衰老干預(yù)提供了新的分子靶點(diǎn)。隨著對(duì)LCA和AMPK通路的深入了解，我們有望開(kāi)發(fā)出模擬CR效應(yīng)的藥物，為人類(lèi)健康和長(zhǎng)壽帶來(lái)革命性的改變。

模式圖

圖1 模式圖（圖源：Qu, et al., Nature, 2024）

確定LCA 激活 AMPK 的機(jī)制

研究人員先前發(fā)現(xiàn)，LCA具備獨(dú)立激活A(yù)MPK的能力，進(jìn)而推測(cè)LCA可能借助溶酶體葡萄糖感應(yīng)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)AMPK的激活。為了揭示LCA激活A(yù)MPK的具體路徑，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了細(xì)胞和動(dòng)物模型，結(jié)合基因敲除技術(shù)、免疫熒光染色等多種手段，揭示了LCA處理促使AXIN-LKB1復(fù)合物向溶酶體遷移，并抑制了v-ATPase的活性。在v-ATPase缺失、Axin1缺失以及Lamtor1缺失的細(xì)胞和動(dòng)物模型中，LCA失去了激活A(yù)MPK的能力。據(jù)此，研究得出結(jié)論：LCA通過(guò)溶酶體途徑激活A(yù)MPK，促使AXIN-LKB1復(fù)合物轉(zhuǎn)移至溶酶體，從而激活A(yù)MPK，其中v-ATPase在LCA激活A(yù)MPK的過(guò)程中扮演了關(guān)鍵角色。這一發(fā)現(xiàn)為L(zhǎng)CA的抗衰老機(jī)制提供了理論支撐。

為進(jìn)一步探究LCA 導(dǎo)致 v-ATP 酶脫乙酰化以激活 AMPK的機(jī)制，研究人員運(yùn)用IP-MS等技術(shù)手段，修飾水平分析顯示，LCA處理后v-ATPase亞基V1E1的乙?；浇档?。在構(gòu)建的V1E1乙?；稽c(diǎn)突變細(xì)胞模型中，去乙?；疺1E1能夠激活A(yù)MPK。利用特異性抗體檢測(cè)到，LCA治療后V1E1乙?；浇档?。在CR模型中，V1E1乙?；浇档?，提示CR誘導(dǎo)的AMPK激活可能與V1E1去乙酰化有關(guān)。研究結(jié)論表明，LCA通過(guò)誘導(dǎo)v-ATPase亞基V1E1去乙?；?，從而激活A(yù)MPK。

圖2 LCA 導(dǎo)致 v-ATP 酶脫乙?；约せ?AMPK（圖源：Qu, et al., Nature, 2024）

找出LCA 激活 SIRTs 的方式

在探討LCA激活SIRTs的具體機(jī)制時(shí)，研究人員采用了SIRTs活性檢測(cè)、構(gòu)建SIRTs敲除模型和突變體等方法。研究結(jié)果表明，LCA處理能夠激活SIRTs，并使細(xì)胞內(nèi)NAD+水平升高。在SIRTs敲除模型中，LCA無(wú)法激活A(yù)MPK，而SIRTs突變體對(duì)LCA不敏感，但SIRTs不能與LCA結(jié)合，提示可能需要尋找新的結(jié)合伙伴。

圖3 去乙酰化酶是 v-ATP 酶脫乙酰所必需的（圖源：Qu, et al., Nature, 2024）

鑒定 LCA 的受體

為了確定LCA的受體，研究人員運(yùn)用免疫共沉淀技術(shù)和質(zhì)譜分析，篩選出與SIRT1相互作用的蛋白質(zhì)，并通過(guò)基因敲除和功能驗(yàn)證來(lái)探究LCA受體在激活A(yù)MPK過(guò)程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，TULP3與SIRT1存在相互作用。在TULP3敲除模型中，LCA無(wú)法激活A(yù)MPK，且TULP3能與LCA結(jié)合并激活SIRT1。因此，研究指出TULP3是LCA的受體，通過(guò)與LCA結(jié)合激活SIRT1，進(jìn)而激活A(yù)MPK。后續(xù)研究將聚焦于TULP3的結(jié)構(gòu)和功能，及其在LCA激活A(yù)MPK中的具體作用機(jī)制，以及TULP3與其他代謝相關(guān)蛋白的相互作用及其在代謝調(diào)控中的作用，以期為L(zhǎng)CA的作用機(jī)制提供更深入的解析。

圖4 TULP3 是 LCA 的結(jié)合蛋白，用于激活 sirtuins（圖源：Qu, et al., Nature, 20

驗(yàn)證信號(hào)通路在 LCA 抗衰老作用中的重要性

最后，為了驗(yàn)證TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK信號(hào)通路在LCA抗衰老作用中的重要性，研究人員構(gòu)建了相關(guān)敲除和突變體動(dòng)物模型，觀察了LCA對(duì)動(dòng)物壽命、運(yùn)動(dòng)能力、抗氧化能力、線粒體功能等方面的影響。結(jié)果顯示，在相關(guān)模型中，LCA無(wú)法延長(zhǎng)壽命和健康壽命。同時(shí)，LCA處理后，動(dòng)物模型中的TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK信號(hào)通路被激活。因此，研究認(rèn)為該信號(hào)通路在LCA抗衰老作用中具有重要作用，LCA通過(guò)激活該信號(hào)通路發(fā)揮抗衰老作用。后續(xù)研究將深入探討該信號(hào)通路的具體機(jī)制，及其與其他抗衰老信號(hào)通路的相互作用，并致力于開(kāi)發(fā)基于該信號(hào)通路的抗衰老藥物，為L(zhǎng)CA的應(yīng)用和抗衰老藥物的開(kāi)發(fā)提供新的方向。

圖5 LCA-TULP3-sirtuin-v-ATP 酶軸發(fā)揮恢復(fù)活力的作用

（圖源：Qu, et al., Nature, 2024）

小結(jié)

這項(xiàng)研究不僅為我們提供了抗衰老的新視角，也為開(kāi)發(fā)新的抗衰老療法提供了可能。LCA的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了一扇通往深入理解CR效應(yīng)的大門(mén)，并且可能引領(lǐng)我們走向一個(gè)全新的抗衰老治療時(shí)代。隨著對(duì)LCA和AMPK通路的深入了解，我們有望開(kāi)發(fā)出模擬CR效應(yīng)的藥物，這些藥物能夠在不改變飲食習(xí)慣的情況下，復(fù)制CR的積極影響，為人類(lèi)健康和長(zhǎng)壽帶來(lái)革命性的改變。

拜譜小結(jié)

石膽酸的研究為我們提供了抗衰老的新視角，其中的一個(gè)研究重點(diǎn)是發(fā)掘能夠調(diào)節(jié)AMPK活性的小分子藥物靶點(diǎn)。AMPK作為細(xì)胞能量平衡的主要調(diào)節(jié)器，其活性的調(diào)節(jié)對(duì)于延緩衰老過(guò)程至關(guān)重要。通過(guò)深入研究LCA如何激活A(yù)MPK，我們可以識(shí)別出新的小分子化合物，這些化合物能夠模擬LCA的效應(yīng)，直接激活A(yù)MPK或其上游信號(hào)通路。這些小分子化合物有望成為抗衰老療法的候選藥物。

在藥物開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略上，科研人員需要利用高通量篩選技術(shù)來(lái)篩選有效應(yīng)的小分子化合物。利用代謝組學(xué)，發(fā)現(xiàn)疾病組或者處理組顯著差異的小分子代謝物。蛋白質(zhì)組學(xué)有助于揭示小分子化合物的作用機(jī)制；其中，定量蛋白質(zhì)組學(xué)可以挖掘小分子背后的廣泛靶點(diǎn)，而化學(xué)蛋白質(zhì)組可以發(fā)現(xiàn)與小分子直接或者間接作用的靶蛋白。拜譜生物，作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的多組學(xué)公司，可提供完善成熟的蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等多組學(xué)產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)體系，助力高分文章的發(fā)表。此外，也開(kāi)發(fā)了Lip-MS和化學(xué)點(diǎn)擊等多種化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，助力挖掘小分子化合物的靶點(diǎn)研究。歡迎大家致電咨詢！

參考文獻(xiàn)：

Qu Q, Chen Y, Wang Y, Wang W, Long S, Yang HY, Wu J, Li M, Tian X, Wei X, Liu YH, Xu S, Xiong J, Yang C, Wu Z, Huang X, Xie C, Wu Y, Xu Z, Zhang C, Zhang B, Feng JW, Chen J, Feng Y, Fang H, Lin L, Xie ZK, Sun B, Tian H, Yu Y, Piao HL, Xie XS, Deng X, Zhang CS, Lin SC. Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing. Nature. 2024 Dec 18. doi: 10.1038/s41586-024-08348-2