顛覆老化規則：染色質新發現挑戰傳統觀念

一項新研究顯示，人體的老化過程可能比先前認為的更具韌性。這項由倫敦國王學院的科學家及其合作夥伴開展的研究，發表於《美國化學學會期刊》。研究指出，染色質——即包含每個細胞基因組的DNA與蛋白質複合體——比先前認為的更能抵抗老化。這一發現或許有助於解釋人體如何承受老化不可避免的磨損，同時也突顯了人體可能更脆弱的部位。這些見解可能為未來全身性的抗老化治療鋪平道路。

路易斯·格拉博士解釋道：「一次又一次的實驗表明，染色質能夠很好地耐受這種磨損。但當我們深入研究直接針對這些我們引入的老化區域的生化過程時，卻看到了巨大的影響。」

如同身體的其他部分，蛋白質在老化過程中也會發生變化。構成染色質的組蛋白尤其如此，它們在被補充和替換之前可能存活約100天。在其生命週期中，蛋白質會被拉伸、扭曲，或者經歷類似生鏽的過程。這種損傷會導致蛋白質發生自然的化學變化，稱為翻譯後修飾（PTMs）。

透過改變蛋白質的物理和化學結構，這些過程可能會改變其功能，甚至導致其失效。在某些情況下，這種失效可能會導致癌症等疾病，但具體的發生機制往往不明確。此外，由於自然老化過程緩慢，研究身體內蛋白質的老化過程可能很困難。

為了揭示蛋白質在老化過程中「磨損」的根源，研究團隊在試管中化學合成了染色質，分別模擬其生命週期的兩個不同階段——新形成的和非常老的，後者包含與老化相關的PTM。研究團隊認為，這些具有可控老化痕跡、質量約為三百萬道爾頓（原子尺度物體如原子的質量單位）的染色質模型，是同類中規模最大的。

他們發現，老化過程產生的影響截然不同。儘管與老化相關的PTM給蛋白質帶來了極端的區域性變化，但染色質的整體結構和完整性似乎未受影響。然而，通常與之相互作用的酶不再能將這些老化區域識別為染色質，並且無法正常發揮功能。

路易斯·格拉博士解釋說：「這表明，決定DNA結構的染色質比我們想象的更堅韌……這可能意味著身體某些部位的功能完整性可以得到維持，直到那些有缺陷的部位能夠得到修復或替換。」

「這對我們來說是一個巨大的驚喜。一次又一次的實驗表明，染色質能夠很好地耐受這種磨損。但當我們深入研究直接針對這些我們引入的老化區域的生化過程時，卻看到了巨大的影響。」

這表明，決定DNA結構的染色質比我們想象的更堅韌。就像一臺舊電腦，雖然它可能沒有最新的顯示卡或處理器，但這臺模組化的裝置仍然可以上網。它甚至可能有一個完全損壞的音效卡，但從核心來說，它仍然可以作為一臺電腦正常執行。這可能意味著身體某些部位的功能完整性可以得到維持，直到那些有缺陷的部位能夠得到修復或替換。

透過化學合成蛋白質等老化生物分子，並努力確定磨損何時會不可挽回地阻礙染色質和其他複雜細胞成分功能的「臨界點」，研究團隊希望能夠幫助未來的藥劑師開發出更有效的抗老化治療方法。

參考文獻：Tianze Zhang、Luis F. Guerra、Yana Berlina、Jon R. Wilson、Beat Fierz和Manuel M. Müller所著的《異構化組蛋白H4的半合成揭示染色質對分子老化的堅韌性和脆弱性》，2025年2月2日發表於《美國化學學會期刊》。DOI: 10.1021/jacs.4c14136