作者:刘永珍北京市海淀医院

饮食限制是跨物种的有效抗衰老干预措施。然而，从代谢方面来看，其分子机制仍未得到充分探索。在这里，我们通过对秀丽隐杆线虫酰基辅酶A合成酶家族的基因筛选，证明ACS-20是饮食限制对健康衰老的关键介导物。 ACS-20 在发育过程中在表皮中发挥作用，调节饮食限制引起的寿命。功能转录组学研究表明，PTR-8/Patched 表达升高是acs-20蛋白质稳态和寿命缺陷的原因。此外，保守的 NHR-23 核受体可作为ptr-8的转录抑制因子也是饮食限制引起的长寿的关键调节因素。从机制上讲， ptr-8启动子中的特定区域在介导饮食限制下的转录调节和寿命延长方面发挥着关键作用。总而言之，这些发现确定了一种高度保守的脂质代谢酶是饮食限制诱导的寿命和健康寿命延长的关键介质，并揭示了下游转录调控机制大量研究表明，衰老可以通过高度保守的基因和途径来调节，其分子机制涉及与营养物质等环境因素的相互作用1。除了衰老的基因调节之外，环境变化也会对衰老产生重大影响。饮食限制 (DR)，即减少食物摄入量而不造成营养不良，是最有力的环境干预措施之一，不仅可以延长寿命，还可以改善健康寿命。最初在一项研究中报道，减少食物摄入量的老鼠的寿命显着延长5，DR 已被证明可以延长酿酒酵母的寿命线虫，果蝇，以及M. mulatta 。尽管没有直接证据表明 DR 与人类长寿有关，但许多研究表明 DR 对人类健康有有益影响因此，研究模型动物DR的分子机制，寻找常见的下游靶点，通过药物干预来延缓衰老具有重要意义。使用模型动物进行的遗传学研究有助于揭示 DR 的分子机制。已经使用秀丽隐杆线虫作为模型开发了几种 DR 方法。eat-2的亚等位突变体（编码烟碱乙酰胆碱受体的亚基）减少了食物摄入量，因此可以作为 DR 的遗传模拟物。 DR 可以通过直接操纵细菌食物来实现，例如用液体培养物或固体琼脂平板上的稀释食物喂养动物，完全剥夺食物和间歇性禁食。使用这些 DR 方案，研究人员已经确定了 DR 诱导的长寿的多种介质，包括转录因子 SKN-1/Nrf2 、PHA-4/FOXA 、DAF-16/FOXO 等。这些调节因子的突变会完全或很大程度上阻碍 DR 诱导的寿命。 DR的下游机制涉及线粒体功能、各种应激反应、自噬、蛋白质稳态和代谢尽管脂质代谢在衰老和健康中发挥着重要作用，但尚不清楚复杂的脂质代谢网络中的特定酶是否是 DR 的抗衰老作用所必需的。酰基辅酶A合酶(ACS)家族通过催化脂肪酰基辅酶A的合成在脂肪酸代谢的初始步骤中发挥作用，脂酰辅酶A作为代谢中间体进入随后的脂质代谢过程，例如脂质合成和降解，蛋白质的脂质修饰以及转录调节因子和信号分子的产生。在线虫中，有21个acs基因（acs−1–7, 9-22)，其中许多尚未充分表征其在脂质代谢或其他生物过程中的作用。在这项研究中，我们着手通过基于 RNAi 的遗传筛选来检查acs基因是否是 DR 诱导的寿命延长所必需的。我们发现 ACS-20 是 DR 延长寿命和健康寿命所必需的。时空分析表明，ACS-20 在发育过程中在表皮中发挥作用，调节 DR 诱导的寿命。功能基因组学研究表明，acs-20突变会导致 DR 下的 ER 应激。ptr-8编码来自 Hedgehog 通路的 Patched 直向同源物，在acs-20突变体中转录上调，并且它是acs-20的寿命和蛋白质稳态缺陷的原因博士下的突变体。转录调控研究表明，NHR-23/RORA核激素受体不仅是ptr-8的转录抑制因子，也是DR诱导长寿的关键介质。此外， ptr-8启动子的特定区域已被定位为NHR-23介导的ptr-8转录调节的重要顺式调节元件。当动物遭受acs-20或nhr-23敲低时，删除该区域可以减轻 DR 引起的长寿缺陷。因此，ACS-20通过NHR-23发挥作用，限制PTR-8的表达，以确保DR对寿命和健康寿命的有益影响。除了寿命之外，健康寿命也是健康老龄化的重要评估1。为了探讨acs-20在健康寿命调节中的作用，我们首先检查了 N2、 eat-2、acs-20和eat-2 的耐热表型； acs-20突变体通过C 热激10 小时。与野生型N2相比，eat-2突变体对热应激的抵抗力显着增强，而acs-20突变体完全阻断了eat-2的保护作用。聚谷氨酰胺 (polyQ) 扩增引起的蛋白质毒性与多种退行性疾病有关24。我们利用已建立的polyQ模型来测试acs-20对蛋白质稳态的影响，其中转基因在体壁肌肉中表达与YFP融合的polyQ (Q35)  。与野生型相比，eat-2突变体表现出明显较少的 Q35::YFP 聚集，并且由于体壁肌肉细胞的蛋白毒性而延迟麻。然而， acs-20突变消除了eat-2的保护作用。总而言之，这些结果表明 ACS-20 是 DR 引起的健康寿命延长所必需的。为了进一步研究ACS-20是否受到营养物质的调控，我们进行了基于CRISPR/Cas9的基因组编辑实验，将GFP::3✕FLAG编码序列敲入acs-20的3"端。然后，我们通过免疫印迹比较了野生型和eat-2突变动物之间的 ACS-20 蛋白水平。 DR 下ACS-20::GFP::3✕ FLAG 蛋白水平轻度但显着升高.