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細胞利用氧氣產生能量的中心是線粒體，但這一過程并不完美，氧氣會泄露出來與其他元素結合，生成具有破壞性的氧化劑，會損害或殺死身體組織。Lon蛋白酶能從線粒體中清除被氧化了的蛋白質，對保護線粒體、維持線粒體再生起著重要作用。 研究小組在2002年時發現了Lon蛋白酶，并發現其數量會隨著年齡增加而減少。線粒體功能會隨機體老化而下降，一個重要方面就是Lon蛋白酶的減少。當氧化劑攻擊細胞時，氧化壓力會使細胞召集這些酶來增援以抗氧化。在新研究中，他們發現老年細胞的Lon蛋白酶在應對氧化壓力時明顯遲鈍，而且數量不再增加。 “如果沒有Lon蛋白酶‘后備軍’，‘常備軍’就無法抵抗氧化劑的持續進攻。”論文作者之一、南加州大學列奧納多·戴維斯老年醫學院教授凱文·戴維斯解釋說，抗老化是一場最持久的戰爭，后備酶的補充至關重要。 研究小組把人類肺部細胞暴露在過氧化氫（一種強氧化劑，機體代謝某些藥物、毒素、殺蟲劑或除草劑時可能產生過氧化氫）中進行實驗，觀察細胞與氧化劑之間的戰斗。他們發現，年輕細胞能在5小時內使細胞中的Lon蛋白酶“后備軍”的數量增加一倍，并保持一整天，在一些實驗中，年輕細胞甚至能將“后備軍”增加到7倍；中年細胞要花一整天才能調動“后備軍”使酶的數量加倍，在此期間細胞則暴露于有害的氧化蛋白質中；而在老年細胞中，“常備軍”也只能調動起一半，而且在24小時內并無“后備軍”增援。 目前，研究小組正在研究能提高Lon蛋白酶功能的新方法。戴維斯指出，機體誘發合成Lon蛋白酶的能力、抗氧化壓力的能力在老化過程中更為重要，但服用Lon蛋白酶來抗衰老是沒用的，因為在它們到達目標之前，就會被消化系統分解成氨基酸。 Impairment of Lon-Induced Protection Against the Accumulation of Oxidized Proteins in Senescent Wi-38 Fibroblasts Jenny K. Ngo1,2, Laura C. D. Pomatto1, Daniela A. Bota3, Alison L. Koop1 and Kelvin J. A. Davies1,2 Oxidative damage to mitochondrial proteins is thought to contribute to the aging process, but the Lon protease normally degrades such proteins. In early-passage WI-38 human lung fibroblasts, Lon expression is rapidly induced during H2O2 stress, which prevents the accumulation of oxidized proteins and protects cell viability. In contrast, middle passage cells exhibit only sluggish induction of Lon expression in oxidative stress, and oxidized proteins initially accumulate. Late-passage, or senescent, cells have low basal levels of Lon and high levels of accumulated oxidized proteins; in response to oxidative stress, they fail to induce Lon expression and exhibit continually increasing accumulation of oxidized proteins. Senescent cells separated into two populations, one exhibiting normal mitochondrial mass and a second displaying significant loss of mitochondria; both populations had diminished mitochondrial transmembrane potential. These senescent changes are similar to the effects of Lon silencing in young cells. We suggest that loss of Lon stress inducibility is part of a pattern of diminishing stress adaptability that predisposes cells to senescence.
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為什么人類會隨著年老而喪失活力，體內堆積越來越多的垃圾？據美國物理學家組織網8月30日報道，美國南加利福尼亞大學生物學家最近發現，隨著細胞老化，它們調動一種天然抗氧化劑——Lon蛋白酶的能力會大大下降，而Lon蛋白酶負責把損壞的蛋白質分解并清除掉。該發現有助于制定合理的飲食結構，開發延緩