Обмеження калорій поширюється Saccharomyces cerevisiae тривалість життя за рахунок посилення дихання

Анотація

Обмеження калорій (CR) подовжує тривалість життя у широкому спектрі організмів і є єдиним режимом, який, як відомо, подовжує тривалість життя ссавців 1,2,3,4. Ми встановили модель CR у початкових дріжджах Saccharomyces cerevisiae. У цій системі тривалість життя можна продовжити, обмежуючи рівень глюкози або зменшуючи активність глюкозочутливої циклічної АМФ-залежної кінази (РКА) 5. Подовження тривалості життя у мутанта зі зниженою активністю РКА вимагає Sir2 та NAD (нікотинамід-аденін-динуклеотид) 5. У цьому дослідженні ми досліджуємо, як CR активує Sir2 для продовження тривалості життя. Тут ми показуємо, що шунтування метаболізму вуглецю у напрямку до циклу мітохондріальної трикарбонової кислоти та супутнє посилення дихання відіграють центральну роль у цьому процесі. Ми обговорюємо, як ця метаболічна стратегія може застосовуватися до CR у тварин.

Параметри доступу

Підпишіться на журнал

Отримайте повний доступ до журналу протягом 1 року

лише 3,58 € за випуск

Усі ціни вказані у нетто-цінах.
ПДВ буде додано пізніше під час оплати.

Оренда або купівля статті

Отримайте обмежений за часом або повний доступ до статей на ReadCube.

Усі ціни вказані у нетто-цінах.

Список літератури

Вайндрух, В. та Уолфорд, Р. Л. Уповільнення старіння та хвороб за допомогою дієтичних обмежень (Томас, Спрінгфілд, Іллінойс, 1998)

Рот, Г. С., Інграм, Д. К. і Лейн, М. А. Обмеження калорій у приматів: чи спрацює це, і як ми будемо знати? J. Am. Геріатр. Соц. 47, 896–903 (1999)

Сохал, Р. С. і Вайндрух, Р. Окислювальний стрес, обмеження калорій та старіння. Наука 273, 59–63 (1996)

Ю, Б. П. Модуляція процесів старіння за допомогою дієтичних обмежень (CRC Press, Boca Raton, Флорида, 1994)

Lin, S. J., Defossez, P. A. & Guarente, L. Вимога NAD та SIR2 для продовження тривалості життя шляхом обмеження калорій у Saccharomyces cerevisiae. Наука 289, 2126–2128 (2000)

Kaeberlein, M., McVey, M. & Guarente, L. The SIR2/3/4 складні та SIR2 самі по собі сприяють довголіття в Saccharomyces cerevisiae за двома різними механізмами. Genes Dev. 13, 2570–2580 (1999)

Сміт, J. S. та співавт. Філогенетично збережена NAD + -залежна активність протеїндеацетилази в сімействі білків Sir2. Proc. Natl Акад. Наук. США 97, 6658–6663 (2000)

Ландрі, Дж. Та ін. Білок, що мовчить SIR2 а його гомологи - НАД-залежні білкові деацетилази. Proc. Natl Акад. Наук. США 97, 5807–5811 (2000)

Imai, S., Armstrong, C. M., Kaeberlein, M. & Guarente, L. Білок транскрипційного мовчання та довголіття Sir2 є НАД-залежною деацетилазою гістону. Природа 403, 795–800 (2000)

Tissenbaum, H. A. & Guarente, L. Збільшення дози а сер-2 ген подовжує тривалість життя в Caenorhabditis elegans. Природа 410, 227–230 (2001)

Guarente, L. Sir2 пов'язує пригнічення хроматину, метаболізм та старіння. Genes Dev. 14, 1021–1026 (2000)

Smith, J. S. & Boeke, J. D. Незвичайна форма транскрипційного мовчання в дріжджовій рибосомній ДНК. Genes Dev. 11, 241–254 (1997)

Pronk, J. T., Yde Steensma, H. & Van Dijken, J. P. Метаболізм пірувату в Saccharomyces cerevisiae. Дріжджі 12, 1607–1633 (1996)

Стриєр, Л. Біохімія (Фрімен, Нью-Йорк, 1995)

Blom, J., De Mattos, M. J. & Grivell, L. A. Перенаправлення розподілу респіро-ферментативного потоку в Saccharomyces cerevisiae шляхом надмірної експресії фактора транскрипції Hap4. Заяв. Навколишнє середовище. Мікробіол. 66, 1970–1973 (2000)

де Вінде, Дж. Х. та Грівелл, Л. А. Глобальна регуляція біогенезу мітохондрій у Saccharomyces cerevisiae. Prog. Нуклеїнова кислота Res. Мол. Біол. 46, 51–91 (1993)

Форсбург, С. Л. та Гуаренте, Л. Ідентифікація та характеристика HAP4: третій компонент, пов'язаний з CCAAT HAP2/HAP3 гетеромер. Genes Dev. 3, 1166–1178 (1989)

Bakker, B. M. та співавт. Стехіометрія та компартментація метаболізму НАДН в Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiol Rev. 25, 15–37 (2001)

Longo, V. D., Gralla, E. B. & Valentine, J. S. Активність супероксиддисмутази є важливою для виживання стаціонарної фази в Saccharomyces cerevisiae. Мітохондріальна продукція токсичних видів кисню в природних умовах. Дж. Біол. Хім. 271, 12275–12280 (1996)

Fabrizio, P., Pozza, F., Pletcher, S. D., Gendron, C. M. & Longo, V. D. Регулювання довговічності та стійкості до стресів за допомогою Sch9 у дріжджах. Наука 292, 288–290 (2001)

Мелов, С. та ін. Подовження тривалості життя за допомогою міметиків супероксиддисмутази/каталази. Наука 289, 1567–1569 (2000)

Orr, W. C. та співавт. Подовження тривалості життя шляхом надмірної експресії супероксиддисмутази та каталази у Drosophila melanogaster. Наука 263, 1128–1130 (1994)

Taub, J. та співавт. Цитозольна каталаза необхідна для продовження тривалості життя дорослих в C. elegans daf-C і clk-1 мутанти. Природа 399, 162–166 (1999)

Feng, J., Bussiere, F. & Hekimi, S. Мітохондріальний електронний транспорт є ключовим фактором, що визначає тривалість життя в Caenorhabditis elegans. Розробник Клітинка 1, 633–644 (2001)

Lee, C. K., Klopp, R. G., Weindruch, R. & Prolla, T. A. Профіль експресії генів старіння та його уповільнення за допомогою обмеження калорій. Наука 285, 1390–1393 (1999)

Guldener, U., Heck, S., Fielder, T., Beinhauer, J. & Hegemann, J. H. Нова ефективна касета для руйнування генів для багаторазового використання в окуліруючих дріжджах. Нуклеїнові кислоти Res. 24, 2519–2524 (1996)

Hegde, P. et al. Стислий посібник з аналізу мікрочипів кДНК. Біотехніка 29, 548–550, 552–554, 556 (2000).

Айзен, М. Б., Спеллман, П. Т., Браун, П. О. і Ботштейн, Д. Кластерний аналіз та відображення загальногеномних моделей експресії. Proc. Natl Акад. Наук. США 95, 14863–14868 (1998)

Подяки

Ми вдячні Д. Мак-Наббу та членам лабораторії Guarente за пропозиції; Дж. Сміт за надання штамів; Т. Галицькому за його внесок у розробку мікрочипів та аналітичних програмних засобів; та Т. Ідейкер за пропозиції щодо аналізу мікрочипів. Ця робота була підтримана грантами L.G. від Національного інституту охорони здоров’я (NIH), Медичного фонду Еллісона, Інституту Сівер та Фонду Говарда та Лінди Стерн. С.-Ж.Л. підтримується індивідуальною нагородою NRSA. G.R.F. підтримується NIH та є американським онкологічним товариством, професором генетики. А.А.А. підтримується навчальним грантом NIH з геномних наук, спонсором якого є Інженерний центр біотехнологічних процесів. V.C.C. та L.A.S. підтримуються грантами від NIH.

Інформація про автора

Поточна адреса: Longenity Inc., Медфорд, штат Массачусетс, 02155, США

Поточна адреса: CNRS UMR 5665, Ecole Normale Superieure de Lyon, Франція

Приналежності

Департамент біології, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, штат Массачусетс, 02139, США

Су-Джу Лін, Метт Кейберлайн, П'єр-Антуан Дефоссе і Леонард Гуаренте

Інститут біомедичних досліджень Уайтхеда, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, штат Массачусетс, 02142, США

Алекс А. Андаліс і Джеральд Р. Фінк

Департамент наук про навколишнє середовище, Школа громадського здоров'я університету Джона Хопкінса, Балтимор, штат Меріленд, 21205, США

Lori A. Sturtz & Valeria C. Culotta

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar