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.2008年2月；4（2）：e24。
doi:10.1371/journal.pgen.0040024。

秀丽隐杆线虫的自噬在饮食限制延长寿命中的作用

马琳·汉森 1, 阿布哈·钱德拉, 劳拉·米蒂奇, 布莱恩·昂肯, 莫妮卡·德里斯科尔, 辛西亚·凯尼恩
附属公司

秀丽隐杆线虫的自噬在饮食限制延长寿命中的作用

马琳·汉森等。 PLoS基因. 2008年2月.

摘要

在许多生物体中，饮食限制似乎通过下调营养素传感器TOR（雷帕霉素靶点）来延长寿命，至少在一定程度上是这样。TOR抑制引起自噬，即细胞质大分子和细胞器的大规模循环。在这项研究中，我们询问自噬是否有助于秀丽隐杆线虫饮食限制引起的寿命延长。我们发现饮食限制和TOR抑制会产生自噬表型，而自噬所需的抑制基因会阻止饮食限制和托尔抑制延长寿命。秀丽线虫对饮食限制的长寿反应需要PHA-4转录因子。我们发现，对饮食限制的自噬反应也需要PHA-4活性，这表明自噬是对食物限制的转录调控反应。尽管自噬对细胞具有恢复活力的作用，但我们的发现表明，自噬不足以延长寿命。长寿命daf-2胰岛素/IGF-1受体突变体需要自噬和转录因子daf-16/FOXO来延长其寿命，但我们发现自噬是在缺乏daf-16的情况下发生的。也许自噬不足以延长寿命，因为尽管它为新的大分子合成提供了原料，但DAF-16/FOXO必须对细胞进行编程，以将这种原料再循环成保护细胞的长寿蛋白质。

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数字

图1
图1。饮食限制增加自噬水平
LGG-1：：GFP阳性点状标记的自噬膜[22]在野生型或限食动物中计数。（A） 的缩微照片eat-2（公元1116年）表达GFP标记的L3幼虫lgg-1型/LC3.箭头表示自噬焦点。显示放大倍数。（B） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量eat-2（公元1116年）突变体和N2野生型动物（WT），第页< 0.0001. （C） 含LGG-1:：GFP的N2野生型、液体培养基中生长的限食动物（WT，限食）和在细菌浓度较高的液体中生长的N2野外型动物的平均数量，第页< 0.0001; 请参见方法。使用高倍显微镜对20-40只动物中的每只动物的三到十个缝细胞进行计数并取平均值。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。第页-数值计算为未配对双尾t检验。动物在20°C下饲养。所有数据的量化见表S1。
图2
图2。抑制自噬所需的基因缩短小鼠的寿命吃-2突变体
（A） 生存曲线eat-2（公元1116年）喂食控制细菌或表达细菌的动物贝克-120°C下成年期间的dsRNA。对照组的平均寿命为23.7天，对照组为19.6天贝克-1RNA干扰，第页<0.0001，对数库（Mantel-Cox）测试。该实验共进行了六次贝克-1RNAi缩短了吃-2动物～15%–30%。其他数据请参见表1。（B） 喂食控制细菌或表达细菌的N2野生型动物（WT）的存活曲线贝克-120°C下成年期间的dsRNA。这些分析与吃-2图2A中的突变寿命分析。对照组的平均寿命为17.3天，对照组为18.9天贝克-1RNAi。第页=0.045，对数秩（Mantel-Cox）检验。消耗贝克-1未显著改变N2或无菌fer-15（b26）；fem-1（hc17）六个实验中的任何一个。其他数据请参见表1。（C） 生存曲线eat-2（ad1116）喂食控制细菌或表达细菌的动物vps-34版20°C下成年期间的dsRNA。对照组的平均寿命为27.6天，对照组为22.8天vps-34版RNA干扰，第页=0.0003，对数库（Mantel-Cox）测试。这个实验共进行了四次。其他数据请参见表1。（D） 无菌存活曲线fer-15（b26）；fem-1（hc17）喂食控制细菌或表达细菌的动物（WT）vps-34版20°C下成年期间的dsRNA。这些分析与吃-2寿命分析如图2C所示。对照组的平均寿命为21.5天，对照组为23.3天贝克-1RNAi。第页=0.14，对数库（Mantel-Cox）测试。耗尽vps-34版未显著改变N2或无菌fer-15（b26）；fem-1（hc17）六个不同实验中的每一个动物。其他数据请参见表1。
图3
图3。抑制FOXA转录因子第4阶段减少自噬eat-2型和拉布-10突变体
（A） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量eat-2（公元1116年）喂食控制细菌或表达细菌的动物后代贝克-1,vps-34版或第4阶段dsRNA他们的一生。第页≤0.0001bec-1、vps-34和第4阶段RNAi治疗与对照组的比较，分别采用非配对双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。（B） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量rab-10（ok1494）喂食控制细菌或表达细菌的动物后代第4阶段dsRNA他们的一生；第页<0.0001，非配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。详细信息请参见图1，数据量化请参见表S1。将突变体饲养几代第4阶段dsRNA抑制了发育，并急剧减少了产卵数（[46]，数据未显示）。然而，许多胚胎的丢失不太可能影响我们的发现，因为daf-2型用第4阶段RNAi也死亡，但那些没有表现出强大的自噬表型的RNAi（图6）。
图4
图4。TOR-通路活性低的动物表现出自噬增加并需要自噬相关基因贝克-1为了长寿
（A） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量让-363/TOR RNAi阻断的动物与生长在对照（仅载体）细菌上的N2野生型动物（WT）相比，第页<0.0001，非配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。我们无法检测到长期存活的LGG-1:：GFP点增加let-363（RNAi）成人；然而，一代daf-2型我们的阳性对照RNAi也没有显著增加成年人的病灶数量（数据未显示）。所有数据的量化见表S1。（B） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量daf-15（m81）/unc-24（e138）杂合子(daf-15/+）与N2野生型动物（WT）相比，第页<0.0001，非配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。所有数据的量化见表S1。daf-15型对TOR绑定伙伴猛禽进行编码。（C） 生存曲线daf-15（m81）/unc-24（e138）杂合子(daf-15/+，菌株DR412）喂食控制细菌或表达贝克-120°C下成年期间的dsRNA。平均寿命：daf-15型/+在对照RNAi细菌上生长的动物：25.1天，daf-15型/+上的动物贝克-1RNAi:20.8天，第页=0.0008，对数库（Mantel-Cox）测试。的寿命daf-15型/+动物生长在贝克-1对成年期的RNAi细菌进行了再次测量，得出了类似的结果；的寿命daf-15型/+在全寿命RNAi暴露后，还对动物进行了三次测量。在这些实验中，贝克-1RNAi通常会缩短daf-15型/+动物在很大程度上缩短了野生型的寿命。（我们还尝试进行双RNAi实验，其中动物在50:50的混合物中培养让-363/任务大纲和贝克-1[或对照组]RNAi细菌。虽然我们看到的趋势是朝着预期的方向发展，但半强度RNAi产生的影响很小，没有统计显著性[数据未显示]。）其他数据请参见表2。（D） 来自DR412（WT）菌株的野生型动物喂食对照细菌或表达贝克-1在20°C下，dsRNA贯穿其一生。这些分析与daf-15型/+寿命分析如图4C所示。对照RNAi细菌培养的WT:21.4天，WT贝克-1RNAi-细菌：21.1天(第页= 0.34),第页之间daf-15型/+和生长在对照RNAi细菌上的WT，第页<0.0001，对数库（Mantel-Cox）测试。其他数据请参见表2。
图5
图5。对小GTP酶的抑制作用rab-10型增加自噬
（A） 喂食对照细菌或表达daf-2型（作为对照）或拉布-10dsRNA两代。第页两者均<0.0001daf-2型或rab-10型RNAi治疗与对照RNAi处理的比较，非配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。所有数据的量化见表S1。（B） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量rab-10（ok1494）与N2野生型动物（WT）相比的突变体，第页<0.0001，非配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。所有数据的量化见表S1。（C） 生存曲线rab-10（ok1494）喂食控制细菌或表达细菌的动物贝克-1或vps-34版20°C下成年期间的dsRNA。对照组的平均寿命为27.9天，对照组为19.9天贝克-1RNAi和22.1天vps-34版RNA干扰,所有成对比较以控制，第页<0.0001，对数库（Mantel-Cox）测试。这个实验进行了两次。其他数据请参见表3。（D） 喂食控制细菌或表达细菌的N2野生型动物（WT）的存活曲线贝克-1或vps-34版20°C下成年期间的dsRNA。这些分析与rab-10型寿命分析如图5C所示。对照组的平均寿命为22.9天，对照组为23.6天贝克-1RNAi和24.5天vps-34版RNAi，对照组的成对比较，第页=0.057和第页分别=0.16，Log-rank（Mantel-Cox）测试。其他数据请参见表1。
图6
图6。自噬增加daf-2型/胰岛素/IGF受体突变与daf-16型/FOXO和第4阶段/FOXA转录因子
（A） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量daf-2（e1370）喂食控制细菌或表达细菌的动物后代贝克-1,vps-34版，或第4阶段dsRNA用于他们的一生。第页<0.0001适用于贝克-1和vps-34版RNAi细菌与对照RNAi菌的比较，第页=0.17适用于第4阶段RNAi-细菌与对照RNAi-菌的比较，未配对，双尾t检验。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。喂养daf-2型几代突变体第4阶段dsRNA显著减少了产卵量（数据未显示）。的平均寿命daf-2（e1370）动物被缩短了12.5%第4阶段RNAi（[28]，数据未显示），我们测量到daf-2（e1370）喂食的动物第4阶段RNAi。尽管这一下降在统计上并不显著，但仍有可能与寿命的微小差异有关。（B） LGG-1:：GFP中包含punta的平均数量daf-16（mu86）；daf-2（e1370）双突变体与daf-2（e1370）动物；第页=0.50，未配对，双尾t检验。显示N2野生型动物（WT）进行比较。n个，观察到的缝细胞总数。误差线：±SEM。有关详细信息，请参见图1。表达LGG-1报告基因的双突变体的平均寿命与非转基因相似daf-16型;daf-2型双突变体（数据未显示，[65]）。所有数据的量化见表S1。
图7
图7。秀丽线虫自噬在饮食限制延长寿命中的作用模型
针对饮食限制，使用吃-2突变，TOR和RAB-10活性下降，从而触发自噬。自噬需要改变基因表达，因为它的出现需要转录因子PHA-4。自噬是必要的，但不足以延长长寿命daf-2型胰岛素/IGF-1受体突变体；相反，自噬和DAF-16/FOXO转录因子都是延长寿命所必需的。在营养良好的动物中抑制蛋白质合成可能会激活一条独特的寿命途径，因为在饮食限制的情况下抑制蛋白质合成会延长寿命，这需要自噬基因功能，而在营养良好的动物中，抑制蛋白质合成可延长寿命，这与自噬基因的功能无关。这个sir-2组蛋白脱乙酰酶不在这张图中，因为我们[6]和其他几个小组[-68]已经发现sir-2型缺失突变并不能阻止饮食限制延长秀丽隐杆线虫。
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