Mitoferrin RNAi延长秀丽线虫寿命的信号通路研究

Mitoferrin is an iron transport protein localized in the mitochondrial inner membrane, which facilitates iron's transport from cytosol into mitochondria.Inhibiting the expression of mitoferrin in yeast and mouse cells results in mitochondrial iron deficiency.We are the first to find that mitoferrin RNAi in C.elegans results in lifespan extension that was nearly doubled,and aging associated mitochondrial menbrane potential reduction and lipofusion accumulation were delayed.These studies indicated that reduced expression of mitoferrin dramaticly slowed aging process. We recently found that mitoferrin RNAi specially activated the expression of mitochondrial molecular chaperons hsp-6 and hsp-60，and the lifespan extension was independent of the hypoxia inducing factor hif-1.The molecular mechnisms responsible for lifespan extension caused by mitoferrin RNAi are unknown. Firstly, we are going to investigate whether or not the lisespan extension be related to the known signaling pathways. Secondly, to study the involvement of molecular chaperones' activation in inducing lifespan extension. Finally, using transcription factor RNAi library screening to find out the candidate genes required for increasing longevity. In this study，we will try to reveal the signaling pathways or transcription factors which are responsible for the lifespan extension resulted from mitoferrin RNAi.

Mitoferrin是定位于线粒体内膜的转铁蛋白，促进铁从胞质的运入。在酵母及小鼠细胞中抑制该基因表达使线粒体铁含量减少。 我们首先发现, 在秀丽线虫中mitoferrin RNAi使寿命延长近一倍，延缓了衰老过程中线粒体膜电位的下降及脂褐质的积累。这些研究表明mitoferrin 表达减少非常显著的延缓了衰老。最近发现mitoferrin RNAi 特异性激活了线粒体分子伴侣hsp-6及hsp-60的表达，且寿命的延长不依赖于低氧诱导因子hif-1。目前关于mitoferrin RNAi延长寿命的分子机制还不清楚，本项目将首先研究是否与已知的信号通路有关，然后验证分子伴侣激活途径是否促进了寿命延长，最后通过转录因子RNAi文库筛选所依赖的基因。通过本研究争取尽快发现与mitoferrin RNAi延长寿命有关的信号通路或转录因子。

线粒体是细胞的发动机，是ATP合成的主要场所，铁硫簇，血红素等辅基主要也是在线粒体内合成的。线粒体的功能与衰老有密切关系，本人此前在线虫中发现线粒体转铁蛋白MFN-1 （MITOFERRIN同源)的表达降低明显延长秀丽线虫寿命。据报道编码线粒体蛋白的其他基因如nuo-6，cco-1，isp-1等的缺失或RNA干扰也明显延长寿命。由于这些基因的低表达或缺失影响线粒体功能，它们引起寿命延长的机制很可能与mfn-1 RNAi类似。因此，本人对mfn-1 RNAi是否通过已知的信号通路延长寿命进行了研究。但发现mfn-1 RNAi对寿命的延长不依赖于参与保护线粒体蛋白稳态的通路，如线粒体未折叠蛋白反应，蛋白翻译调控因子GCN-2，转录因子CEH-23, HIF-1等。本人发现线粒体功能紊乱的情况下，这些保护性机制的激活只是线虫对不良环境的自我保护，但与衰老没有本质联系。本研究增加了对蛋白保护机制与衰老关系的新的认识。最近的报道发现诱导线粒体产生自由基的物质百草枯处理线虫后增加ROS，并激活凋亡介导的通路，延缓衰老。nuo-6，cco-1等的功能紊乱也通过该机制延长寿命。然而，本人发现百草枯只是在短暂处理后增加ROS，慢性处理下通过激活SOD2/3，及DAF-16等降低ROS，它对ROS的影响是复杂的。虽然适量的百草枯处理延长了寿命，但这只是由于发育的推迟，如果等线虫发育完成后在进行百草枯处理，寿命都是缩短的。百草枯处理虽然也像mfn-1 等基因RNAi一样，也激活了线粒体未折叠蛋白反应等保护性机制，但百草枯处理不能延缓衰老。这再次提示保护性机制的激活只是对不良环境的反馈保护机制，促进了线虫的生存，但不是影响衰老的根本原因。总之，通过本项目的研究促进了对线粒体应激，ROS，及衰老关系的新的认识。