研究揭示内质网还原应激加速衰老

延缓衰老和健康衰老与生活质量密切相关，氧化还原失衡是衰老的重要因素。然而，根据“衰老的自由基学说”通过抗氧化来抗衰老的策略未能达到理想干预效果，促使科研人员对氧化还原调控抗衰老做进一步思考。针对这一问题，中国科学院生物物理研究所陈畅课题组提出精准氧化还原调控是抗氧化的关键（Antioxid Redox Signal，2021）。由于不同细胞器的氧化还原状态不同（细胞质、线粒体和溶酶体处于相对还原状态，而内质网处于相对氧化状态），推测衰老过程中不同细胞器的氧化还原变化或不同。生物物理所陈畅组和王志珍/王磊组在Free Radical Biology & Medicine上，发表了题为ER Reductive stress caused by Ero1α S-nitrosation accelerates senescence的论文，揭示了内质网还原应激加速衰老的新机制。

科研团队运用内质网特异的基因编码的氧化还原荧光探针，发现内质网在人类细胞衰老过程中呈还原应激状态，并进一步构建出内质网特异性还原应激细胞模型，发现内质网还原应激导致蛋白质稳态失衡及内质网未折叠蛋白响应（UPR）能力下降从而促进衰老。那么，衰老过程中内质网还原应激发生的机制是什么？内质网巯基氧化酶Ero1α对维持内质网氧化力具有重要作用。研究发现，Ero1α Cys¹⁶⁶和Cys¹³¹亚硝基化修饰水平随着衰老升高导致其氧化酶活性降低，从而使内质网发生还原应激，用一氧化氮合酶iNOS抑制剂处理细胞可以降低Ero1α的亚硝基化，挽回细胞还原应激从而延缓衰老。在内质网发生还原应激前补充具有活性的Ero1α可延缓细胞衰老，这表明特异提高内质网氧化能力可以延缓细胞衰老，为基于精确氧化还原调控的抗衰老的理论提供了典型范例，并为抗衰老提出了新的思路与策略。

研究工作得到国家重点研发计划蛋白质机器与生命过程调控专项、中科院战略性先导科技专项（B类），以及国家自然科学基金重大研究计划项目、优秀青年科学基金项目和青年科学基金项目的资助。

论文链接

Ero1α亚硝基化修饰导致的内质网还原应激加速衰老模式图