李晓涛教授课题组首次发现REGγ参与机体衰老的调控

面向衰老的小鼠基因研究

“REGγ基因敲除鼠在1岁时，出现了脊椎弯曲、失明、毛发变黄、骨质疏松、体重减轻等老化现象，”生命科学学院生命医药研究所博士后李磊向记者描述了2008年，实验室数只REGγ基因敲除鼠令人惊奇地出现了多个系统的早衰症状。在之后长达5年的时间里，李晓涛教授课题组成员李磊、赵登攀等对近40只REGγ基因敲除鼠进行统计学分析和解剖实验研究，试图找到现象背后的分子作用机制。

李晓涛课题组发现REGγ基因敲除鼠（下）在1岁时出现了脊椎弯曲等早衰现象

    今年5月，课题组的最新科研成果“REGγ deficiency promotes premature aging via the casein kinase 1 pathway” 在国际著名学术期刊《PNAS》上发表。该论文揭示了蛋白酶体激活因子REGγ缺失后通过CK1δ-Mdm2-p53信号通路促进机体早衰的形成，首次证实了REGγ-蛋白酶体系统在生物体衰老过程中的功能和作用机制。

    早在2006年，李晓涛教授在美国时就在REGγ-蛋白酶体系统的功能研究领域实现突破：2006年，他首次发现REGγ-蛋白酶体系统能降解完整的蛋白（Cell, Jan., 2006），2007年进一步发现该系统的多种靶蛋白对细胞周期/肿瘤发生发展起着调控作用（Mol.Cell, June, 2007），直至今天又发现其参与机体衰老的调控(PNAS May,2013)。而李晓涛教授将这次研究成果的取得视为“既是偶然，也是必然”。

3对“飘洋过海”的REGγ基因敲除鼠

    2007年11月，美国贝勒医学院（Baylor College of Medicine）已升任助理教授的李晓涛决定回国，与他一同回国的还有3对REGγ基因敲除鼠。

    这是李晓涛2006年在《Cell》发表的关于REGγ可以直接降解细胞内完整生物蛋白的颠覆性全新理论后，在验证阶段使用过的敲除鼠。“当时，基因敲除鼠的成本高，得来不易且培育时间长”，关键是李晓涛已明确感觉到，对REGγ-蛋白酶系统的功能研究还远远没有深入和完善。

    “新成果使用的实验小鼠，都是这3对基因敲除鼠繁衍的后代。”但那时，李晓涛并不确定这些REGγ基因敲除鼠会出现多个系统的早衰症状。

在两个相反结论前的大胆假设

    出于成本的考虑，在实验结束后，仍长时间观察基因敲除后存活的小鼠，在研究中并不多见。而李晓涛教授之所以坚持这样做，得益于先后在国际核心期刊《nature》上发表的两篇论文的启发，这两篇论文分别来自欧洲和美国两个实验室，他们对P53蛋白基因与衰老的诱导关系研究得出了恰恰相反的结论。

李晓涛教授（左）指导学生们通过Western Blotting的X-Ray光片结果，分析蛋白表达水平  

    P53蛋白基因是生物学领域大名鼎鼎的抑癌蛋白。李晓涛在前期研究中发现(JCS, 2010), REGγ缺失后的小鼠，体内的P53蛋白基因水平明显增加。他大胆设想，如果能进一步发现衰老小鼠体内P53蛋白基因在细胞中的变化，不仅能验证前人互相矛盾的研究结论，还能揭示癌症与衰老之间的微妙关系。2008年，他将这一假设告知了刚刚硕士一年级的李磊，并鼓励他和同学们将这个研究坚持做下去：“如果成功，这又将是一个重大的发现”。

衰老研究与漫长的实验“等待”

    作为论文第一作者之一的李磊，这项研究陪伴他度过了硕博连读几乎5年的时光，“衰老研究有些特殊，等待小鼠‘衰老’就需要12个月至20个月的时间，才能做一次实验”。在整个5年中，课题组只有完成3次以上的实验，才有可能得出可靠结论，为此李磊和同学们付出了艰苦的努力。

李磊与实验室成员进行液氮研磨小鼠组织实验   

    除了等待，李磊和课题组其他同学需要做基因敲除鼠的繁殖和筛选，实验技术方法的预设、演练和完善等实验准备，除此以外，还要通过大量文献资料的查阅学习，分析现象背后的作用机制。对衰老小鼠进行毛发再生、伤口愈合能力等进行比照研究，又面临着新一轮的等待和挑战。“这是有相当难度的，做细胞培养很快，但是小鼠实验如果失败，可能一年多时间就白费了。”李晓涛评价说。

    “虽然衰老是不可抗拒的过程，但每个人都希望找到一种方法，解决与衰老相关的疾病，比如阿尔茨海默症（Alzheimer）等，甚至各种癌症。发现其中的分子机制，对于疾病的预防将有重要贡献，这也是我们要坚持做下去的原因。”

新闻来源：http://news.ecnu.edu.cn/s/192/t/342/1e/7f/info73343.htm