一百多年前，科學家們就已經意識到植物細胞中有一種特殊的細胞器。然而，加州大學河濱分校的科學家們直到現在才發現這個細胞器在衰老中的關鍵作用。研究人員最初的目的是更廣泛地瞭解植物細胞的哪些部分控制著植物對感染、鹽分過多或光照過少等壓力的反應。巧合的是，他們發現這個細胞器和一種負責維持細胞器的蛋白質控制著植物是否能在經常處於黑暗中的情況下存活下來。
這一發現發表在《自然-植物》雜誌的一篇文章中，研究小組對此感到非常興奮。
"對我們來說，這一發現意義重大。我們第一次明確了細胞中一個細胞器的深遠重要性，而這個細胞器以前與衰老過程並無關聯，"加州大學洛杉磯分校分子生物學傑出教授、這篇新文章的合著者凱蒂-德赫什（Katie Dehesh）說。
高爾基體和 COG 蛋白：細胞健康的關鍵角色
高爾基體是由一系列杯狀膜包囊組成的細胞器，有時被形容為像一疊洩了氣的氣球或一些掉落的千層麵。它將細胞中的各種分子分類，確保它們到達正確的位置。
"高爾基體就像是細胞的郵局。它們將蛋白質和脂質打包併發送到需要的地方，"UCR 植物學和植物科學系研究員、新研究的共同作者 Heeseung Choi 說。"高爾基體受損會給細胞活動帶來混亂和麻煩，影響細胞如何工作和保持健康"。
加州大學河濱分校研究人員 Heeseung Choi 和 Katie Dehesh 在實驗室裡拿著嫩綠和老黃的擬南芥植物。圖片來源：Katie Dehesh/加州大學河濱分校
如果說高爾基體是郵局，那麼 COG 蛋白就是郵遞員。這種蛋白質能控制和協調小囊"信封"的運動，這些小囊"信封"能將其他分子運送到細胞周圍。
此外，COG 還能幫助高爾基體將糖連線到其他蛋白質或脂質上，然後再將它們送到細胞的其他地方。這種糖修飾被稱為糖基化，對包括免疫反應在內的許多生物過程都至關重要。
透過實驗瞭解 COG 的作用
為了進一步瞭解 COG 如何影響植物細胞，研究小組對一些植物進行了改造，使其無法產生 COG。在正常生長條件下，經過改造的植物生長良好，與未改造的植物沒有區別。
然而，剝奪植物的光照意味著植物無法利用陽光製造糖來促進生長。當暴露在過度的黑暗中時，不含 COG 的突變體植物的葉子開始變黃、起皺和變薄，這是植物即將死亡的跡象。
"在黑暗中，COG突變體顯示出衰老的跡象，野生、未改良的植物通常在第九天左右出現這種跡象。但在突變體中，這些跡象在短短三天內就表現出來了，"Choi 說。
"逆轉突變讓 COG 蛋白重新回到植物體內，植物迅速恢復了生機。"Dehesh說："一旦我們逆轉了突變，它們就像什麼都沒發生過一樣。這些反應凸顯了COG蛋白和高爾基體正常功能在壓力管理中的關鍵重要性。"
這一發現的興奮之處在於，人類、植物和所有真核生物的細胞中都有高爾基體。現在，植物可以作為一個平臺來探索高爾基體在人類衰老中的複雜作用。因此，研究小組正計劃進一步研究這項研究成果背後的分子機制。
Dehesh說："我們的研究不僅增進了我們對植物衰老過程的瞭解，而且還為人類衰老提供了重要線索。當 COG 蛋白複合物不能正常工作時，它可能會使我們的細胞加速衰老，就像我們在植物身上看到的那樣，當它們缺乏光照時也是如此。這一突破可能會對衰老和老年相關疾病的研究產生深遠影響。"
編譯來源：ScitechDaily
