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细胞过程:哪些信号转导通路与细胞衰老有关?

衰老是在各种细胞应激源下发生的不可逆的增殖停滞。这种状态与胞内信号转导通路变化,以及影响周围组织微环境的蛋白分泌有关。最值得注意的是,衰老细胞显示出持久的 DNA 损伤应答、控制细胞周期停滞的蛋白被激活、以及与衰老相关的分泌表型。衰老细胞还能抵抗凋亡,并且证实有代谢活性改变。确定细胞信号转导变化为何会导致衰老,是了解衰老如何影响人体健康的正常和病理过程的关键。

20-CEP-15480 衰老信号转导艺术

电离辐射、端粒缩短和化学疗法能对 DNA 造成结构性损伤,因此是细胞衰老的强效诱导物。在这种损害的刺激下,细胞激活两种主要防御机制 – (1) 退出细胞周期和 (2) 调动细胞分子组来启动 DNA 损伤修复 (DDR) 过程。丝氨酸/苏氨酸激酶 ATMATR 以及 p53 肿瘤抑制蛋白等 DDR 组分在周期素依赖性激酶抑制剂 (CDKI)—p16p21p27 激活时发生汇聚,并导致成视网膜细胞瘤蛋白 (RB) 发生高度磷酸化,最终退出细胞周期。同时,p53 结合蛋白 53BP1 等其他 DDR 组分会转位到胞核,从而促进双链 DNA 断裂的修复。将 DDR 蛋白募集到 DNA 损伤位点,其信号在某种程度上是组蛋白 H2A.X 蛋白在 Ser139 被 ATM 和 ATR 激酶磷酸化之后产生的。为了研究这些变化,Senescence Marker Antibody Sampler Kit 提供了一系列针对常用衰老生物标志物的试剂。

DNA 损伤和细胞周期停滞所激活的胞内信号转导会间接刺激衰老细胞分泌各种蛋白。这通常称为衰老相关分泌表型 (SASP),并且包括许多促炎性细胞因子(如 IL-6/IL-1β)、蛋白酶 (MMP3) 以及EGFVEGF 等生长因子的释放,而这些物质会对周围的组织微环境产生一系列的自分泌/旁分泌作用。例如,SASP 可以去除受损细胞来募集免疫细胞以启动组织修复,还与促进肿瘤细胞进展的血管生成和 ECM 重构有关。这些有益或不利影响大程度上取决于细胞环境。SASP antibody sampler kit 提供一种划算的方法来检测实验系统中的多个 SASP 组分。

衰老细胞信号转导的另一个特征是激活促活通路。这些通常会导致抗凋亡蛋白 BCL-2BCL-XL 上调,而这些蛋白使衰老细胞能抵抗细胞死亡。p53 信号转导的改变会促成这种表型。尽管衰老细胞显示出凋亡抗性的确切原因尚且未知,但其中一个优势可能在于它们能够通过 SASP 保持活性,以形成组织修复。 

衰老期间,代谢重新编程受生长因子信号转导通路的变化影响。这些包括 AMP 活化激酶 (AMPK) 信号转导激活导致细胞周期停滞增强,以及雷帕霉素机制性靶标 (MTOR) 信号转导的失调。这些通路导致蛋白表达和翻译发生变化,并影响线粒体和溶酶体功能。

细胞衰老如何影响您的实验模型?如需了解更多信息,请访问 CST 衰老信号转导资源。

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