编者按
距离上一次林圣彩老诚团队的分量级职责（）激励圈内浓烈反响差未几3年了，再次重磅归来带来的是两篇同期发表的Nature，此次聚焦的是“卡路里罢休”与“软弱”，“历尽千帆，归来仍少年”。
这两篇职责，从卡路里罢休小鼠的起程 （经受热灭活技能最先放手了卵白质的作用） ，经过代谢组学鉴定和随后的逐个排查 （合计695个变量，最先放手脂类354个，剩余的341个通过诞生好的readout一一磨真金不怕火） ，最终找到了卡路里罢休的模拟物——石胆酸，并在线虫、果蝇和小鼠均远离考据了石胆酸减慢软弱，延迟命命的作用。此外，进一步探索最终找到了石胆酸的分子靶点——TULP3（从1655个SIRT1互作卵白中一一考据发现而得） ，并发现了TULP3简略通过激活sirtuin-v-ATPase信号轴，激活在卡路里罢休中起到减慢软弱关键作用的AMPK，连续此前的系列发现，皆交织到低葡萄糖感知通路的v-ATPase-AMPK 的骨干说念 （“华山之巅”） 上 （见下图） 。
安身当下，回首已往。已往10多年的时辰里，林圣彩团队全景式理会了细胞的葡萄糖感知以及偶联到AMPK激活的全新机制即草创性发现的“AMPK活化的溶酶体通路” （ AMPK激活其实不依赖于传统表面永恒认为的AMP水平，而是醛缩酶作为葡萄糖的感受器） 。林圣彩讲授的系统性职责是国内少有的凭借单个课题组在国际上开辟新限度并取得学术同业凡俗认同的科学家，从葡萄糖感知机制到辟谷/间歇性饥饿与长命的旨趣，这些意旨重要的基础表面打破，既修正了AMPK的调控根柢表面，同期评释了养分物资在细胞步履中不仅具有结构性和能量性，而且具有信息性。与此同期，这些新的旨趣性意志也具有十分伏击的指点应用升沉的价值。近几年国际科学家运动在Nat Rev系列综述杂志上大篇幅先容并推崇“AMPK活化的溶酶体通路”的伏击意旨，围绕AMPK激活的模式图中标明林圣彩教团队的发现占了主导地位 （下图） 。
（引自：Nat Rev Nephrology (2022): 1-21.）
临了，借此契机，祝福国内生命科学限度多一些这么塌实系统、可读性强的职责。铭记钱钟书先生说过，“越是贤达东说念主，越要懂得下笨功夫” 。好的科学相同需要下“笨”功夫，包括今天两篇文章在内的林老诚团队的多项职责好就好不才足了“笨功夫”，无怪乎审稿东说念主评价说念（编者出于酷好与应许，请林老诚提供了审稿想法）：
\"This paper is another tour de force from the Lin lab......\",\"It is an army's worth of work and conducted with high scientific rigor......\",“Rarely have I seen such a comprehensive manuscript. The authors are to be commended for their hard work and going deep into the biology. ”，故原文录于此，与庞杂读者提早分享（该审稿想法在论文上线后通达在网站上）。
温馨教唆：文末有彩蛋（编跋文）。
俗语说“要思活到老，饭吃七分饱”，而这里的“七分饱”，说的就是受到软弱商讨限度凡俗认同的一种延迟命命、减慢软弱的方法——卡路里罢休（calorie restriction,CR）：它是指在不形成养分枯竭的基础上，将食品的摄入量减少到原先的70%控制的饮食状貌【1，2】。卡路里罢休的坚强之处在于它是刻下为止独一一种在系数被商讨过的实验动物——包括酵母，线虫，果蝇，小鼠和灵长类中，皆能不雅察到抗软弱的益处的方法【3】。频年来，在东说念主群的回溯性与实验性商讨中，也不雅察到了卡路里罢休能改善软弱有关的痴肥、胰岛素相背、肌肉退化、血脂荒谬和癌症等并发症，何况不影响受试者的生活质地【4】。
联系词，尽管卡路里罢休有如斯凡俗的益处，永恒的饮食轨则在东说念主群中却是难以执行的，尤其是在简直需要减慢软弱的老年东说念主群中，罢休饮食还可能形成他们的养分不良和肌肉萎缩【5】。因此，辩论卡路里罢休抗软弱的“好的一面”，也就是它减慢软弱的具体机制，并在此基础上模拟卡路里罢休，最终让东说念主们毋庸轨则饮食，便能达到延年益寿的成果，就是咱们追求的方针。刻下，已有多半简略模拟卡路里罢休的药物——如二甲双胍、白藜芦醇和雷帕霉素等，他们的共同特征皆是靶向卡路里放辖卑劣的关键作用卵白以及通路，达到延寿的主义【6】。联系词，机体在简直的卡路里罢休中发生了什么改造，这些改造产生了什么信号，又如何传导到上述通路并暴露抗软弱的作用，尚未取得竣工的解释，这给咱们进一步缱绻有关的打扰策略带来了不小的坚苦。
厦门大学林圣彩院士团队从卡路里罢休小鼠的血清起程，经过代谢组学鉴定和随后的逐个排查，最终找到了卡路里罢休的模拟物：石胆酸（LCA），并在线虫，果蝇和小鼠均远离考据了石胆酸减慢软弱，延迟命命的作用。在此基础上，他们又进一步探索，最终找到了石胆酸的分子靶点——TULP3，并发现了TULP3简略通过激活sirtuin-v-ATPase信号轴，激活在卡路里罢休中起到减慢软弱关键作用的AMPK（AMP-activated protein kinase）卵白，从而减慢软弱。2024年12月18日，有关职责远离以“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”和“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirturins and AMPK to slow down ageing”为题，以两篇Article的篇幅，于2024年12月18日发表在Nature杂志上，厦门大学张宸崧讲授为两篇论文的共同通信作家。
作家们最先细目了经过四个月的卡路里罢休的小鼠，其体内的AMPK被充分激活（图1，下，以肌肉为例），这与AMPK在卡路里罢休时起到的关键作用相符【7】。联系词，作家们进一步发刻下此时，小鼠却并莫得发生“低血糖”，也就是血糖并未着落到先前他们发现的、足以激活AMPK的进度（5 mM以下，见【8】）：与平淡饮食的小鼠在饥饿8小时血糖就裁汰到4 mM（图1，左上）比拟，卡路里罢休小鼠的血糖至少在5.5 mM（图1，右上），这说明卡路里罢休所导致的AMPK激活并不因为裁汰葡萄糖所引起。作家们于是尝试将卡路里罢休小鼠的血清添加到细胞培养液中，真是发现即使在高糖（25 mM）的DMEM中，AMPK仍旧能被激活（图2），这说明卡路里罢休对AMPK激活的信号存在于血清中。作家们进一步发现血清透析，去除其中的小分子代谢物，扼制了其对AMPK的激活；而热灭活血清，去除其中的卵白则无此作用，这说明了卡路里罢休后的血清通过其中的小分子激活了AMPK。
图1. 卡路里罢休与饥饿对小鼠血糖和肌肉AMPK激活的成果对比
图2. 卡路里罢休后的小鼠血清不错激活高糖培养的细胞中的AMPK
作家们于是进一步诳骗多种质谱方法（包括液相色谱-质谱，气相色谱-质谱和毛细管电泳质谱联用等），寻找卡路里罢休后血清中发生显耀变化的小分子代谢物。发刻下他们能测得的代谢物中，卡路里罢休影响了最初一半的代谢物水平（695个，包括341个极性代谢物和354个脂类），这也和传统的“饮食决定代谢”的不雅点吻合。作家于是赓续辩论是哪些化合物影响了AMPK的激活。他们最先去除了血清中的脂质，发现仍能引起AMPK的激活，于是他们就把要点放在剩下的341个极性代谢物中。在这些代谢物中，有212个水平升高和129个裁汰：关于升高的代谢物，他们将其径直添加至细胞培养基中，不雅察其是否简略径直激活AMPK；而关于含量裁汰的代谢物，他们则假定这些代谢物起到了扼制AMPK的作用（在卡路里罢休后，这种扼制作用就被撤销）——于是将其添加到了已被卡路里罢休的血清激活了AMPK的细胞的培养基中，不雅察其是否简略反过来扼制AMPK的激活。他们也缱绻了实验所用的代谢物的浓度：关于已报说念了生理浓度的，径直连续卡路里罢休后的变化进行选拔；未报说念生理浓度的，则合资选拔10 mM作为最高浓度，以此为基准进行下调，就此设定浓度梯度。经过逐个筛选，他们鉴定出了6个代谢物简略激活AMPK，而这其中，只好石胆酸简略在合适卡路里罢休后的浓度下（血清中沉稳在1 μM控制，且不跟着进食等条目发生变化；图3，左），激活AMPK（图3，右），而径直对小鼠，以及线虫、果蝇等其它模式动物喂食石胆酸后，也能不雅察到其体内的AMPK被激活。
图3. 卡路里罢休小鼠血清中石胆酸含量（左）以及该浓度下石胆酸对AMPK的激活（右）
作家们于是进一步在线虫，果蝇和小鼠中考据石胆酸是否能模拟卡路里罢休的抗衰和延寿成果。通过喂食石胆酸，他们发现线虫和果蝇的寿命显耀加多，而且抗氧化应激智商和极点环境下的生计智商（抗逆性）也取得显耀的普及（图4）。关于老年小鼠，发现石胆酸喂食一个月后，不错普及其抓持力和跑步智商，同期其肌肉的毁伤配置智商也彰着普及，这标明石胆酸有促进小鼠肌肉的年青化的作用。进一神气，在AMPK敲除或敲低的线虫和果蝇（远离为aak-2的线虫和Act5C-GAL4-AMPKα RNAi的果蝇；图4），以及AMPK肌肉特异性敲除的老年小鼠中，就不雅察不到石胆酸的上述作用，这说明石胆酸是通过激活AMPK，模拟了卡路里罢休的成心作用。故真谛的是，作为一种次级胆酸，石胆酸是由肝脏合成的低级胆酸分泌到肠说念后，由肠说念微生物升沉而来；而至少刻下，这么的升沉机制在线虫和果蝇体中还未被发现。联系词即便如斯，石胆酸仍能在线虫和果蝇中激活AMPK并延寿，这说明上述动物中有一条保守的AMPK激活通路，看守了健康长命的成心成果。
图4 石胆酸通过AMPK延迟线虫（a）和果蝇（b）的寿命
作家们于是进一步探索石胆酸通过何种通路激活AMPK。他们不雅察到石胆酸，乃至卡路里罢休对与AMPK的激活皆不会引起AMP水平的飞腾，也不会引起细胞钙离子水平的加多，放手了传统的AMP或者钙离子依赖的激活路线。作家们于是辩论了先前他们鉴定出的葡萄糖感知路线即溶酶体路线，真是发现石胆酸是通过该路线激活AMPK的：敲除了溶酶体路线关键卵白AXIN和LAMTOR1【9】，石胆酸不再简略在细胞中激活AMPK。而鉴于石胆酸和卡路里罢休皆莫得裁汰血糖到简略运转溶酶体路线的进度的智商——也就是他们先前所鉴定的感知葡萄糖的有关受体和机制皆不再适用，作家们进一步尝试寻找石胆酸靶向溶酶体路线的受体和机制。由于石胆酸简略扼制溶酶体上的质子泵v-ATPase复合体——这是溶酶体路线活化的关键节点【9，10】，作家们于是辩论了石胆酸对v-ATPase的影响。他们发现，石胆酸显耀影响了v-ATPase的翻译后修饰，尤其是乙酰化修饰——在添加了去乙酰化酶扼制剂，使得v-ATPase的乙酰化无法被移除（无法去乙酰化），就简略贫寒石胆酸对AMPK的激活。诳骗卵白质修饰质谱，他们进一步取得了组成v-ATPase复合体的全部21个（种）亚基的系数263个乙酰化修饰的位点。通过一一将这些位点突变成R，从而模拟其去乙酰化的状貌，他们最终发现，只须同期引入v-ATPase的V1E1亚基的三个位点——K52、K99和K191的突变体（V1E1-3KR），就简略在莫得石胆酸处分的条目下扼制v-ATPase，并激活AMPK到和石胆酸处分荒谬的进度，而在线虫，果蝇和小鼠肌肉中引入V1E1-3KR突变，也能起到激活AMPK和减慢软弱的成果。
在此基础上，作家们进一步探索石胆酸是如何引起V1E1的去乙酰化的。已知体内去乙酰化酶主如若由两大眷属即SIRTs （sirtuins）眷属（有SIRT1到SIRT7七个成员）和HDACs眷属（HDAC1到HDAC11）组成【11】，而在细胞中抒发淘气一个SIRT——尤其是SIRT1，即不错径直激活AMPK。比拟较之下，HDACs眷属卵白的抒发则无此阵势。需要疑望的是，SIRTs眷属的卵白之间有较强的redundancy，举例敲除SIRT1，其功能会被其它SIRTs所弥补，因此在细胞中敲除单个SIRT，并不成统统阻断石胆酸对AMPK的激活。作家们于是将7个SIRT眷属卵白全部敲除，终于检测到了对石胆酸所引起的V1E1的去乙酰化以及对AMPK的激活的统统阻断。作为对照，作家们还检测了石胆酸对另一个SIRTs（SIRT1、SIRT2和SIRT6）的经典底物——组卵白H3的K9位点的乙酰化水平【12-14】，闭幕也标明，石胆酸促进了H3-K9的去乙酰化。因此，石胆酸是通过促进SIRTs的活力，使其去乙酰化V1E1并扼制v-ATPase的活力，从而运转溶酶体路线并激活AMPK。
联系词，动作家们试图进一步在体外重构上述石胆酸促进SIRTs活力的经落伍，却遭受了坚苦：他们发现，尽管原核抒发的SIRT1真是简略在体外去乙酰化合成的V1E1多肽，但石胆酸却不成促进这照旧过。这和体内取得的论断统统不同，也让作家们堕入了窘境——难说念是上述的筛选经过出错了吗？于是，他们把体外系统中的每种要素一步神气“替换”成近似于细胞内的要素，最终发现，当使用从细胞中纯化（免疫千里淀）所取得的SIRT1代替原核抒发的SIRT1，或者让原核抒发的SIRT1先和细胞裂解液孵育，再加进体外系统中，就简略不雅察到石胆酸对SIRT1活力的普及了！这意味着SIRT1在体内自然存在着一个“伙伴”：由它来连续石胆酸，再反过来导致SIRT1的激活；而原核抒发的SIRT1莫得这个“伙伴”的连续，当然也就不成反馈石胆酸的搬动。
为了找到这个“伙伴”，作家们将与细胞裂解液孵育后的SIRT1进行了卵白质谱鉴定，鉴定到了1655个SIRT1的潜在互相作用卵白。作家们构建了系数这些卵白的抒发质粒，通过一一在细胞中庸SIRT1共抒发再进行免疫共千里淀，鉴定出了157个卵白与SIRT1有径直的互相作用（编者注：似曾雄厚的“暴力”技能，详见上一篇Nature文章发现二甲双胍的靶点的经过，详见：）。进一步，作家们一一在细胞中敲低了这157个卵白，最终发现一个名为TULP3的卵白的敲低险些不错统统阻断石胆酸关于AMPK的激活。作家们进一步发现，石胆酸确乎不错径直连续TULP3，而分子对接模拟实验则炫耀出TULP3上有四个位点（Y193, P195, K333和P336），它们通过疏水作用，组成了石胆酸的潜在连续口袋。在TULP3敲除的细胞系中回补突变了这四个位点的TULP3（TULP3-4G）相同阻断了石胆酸对AMPK的激活。伏击的是，在体外加入原核抒发的TULP3，就简略不雅察到石胆酸对SIRT1活力以及对V1E1去乙酰化作用的促进，加入TULP3-4G却不行，这进一步阐述了TULP3是石胆酸激活SIRT1从而运转溶酶体路线激活AMPK的靶点。
临了，作家在线虫，果蝇和小鼠均远离辩论了TULP3-sirtuin-v-ATPase轴对软弱和寿命的影响，近似于AMPK的敲除，他们发现只须将上述物种体内的TULP3敲除，或者引入无法连续石胆酸的TULP3突变体，石胆酸便无法暴露抗衰成果（图8；以小鼠肌肉中敲除TULP3再回补TULP3-4G突变体为例）。
综上，林圣彩课题组鉴定了一个卡路里罢休的模拟物——石胆酸，并理会了石胆酸通过TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK轴暴露延寿成果的具体机制（下图，右），这一发现补全了机体感知卡路里罢休引起的代谢信号并暴露减慢软弱作用的空缺。石胆酸是否不错作为新的长命药物将进行进一步临床考据。同期，关于石胆酸延寿机理的理会也为开垦新的长命药物提供了新的表面和靶点。
溶酶体通路全景图
值得一提的是，Nature同期还配发了View & News的挑剔文章“A bile acid could explain how calorie restriction slows ageing”，高度评价了这两项职责。
编跋文：
回首已往的AMPK溶酶体激活通路到今天的这两篇职责，林老诚对编者惊叹，他的课题组从发现（低）葡萄糖感知通路是延迟命命的中枢轴（；）【8-10，15】，到发现该通路除了能感知餐前平淡的葡萄糖着落，也介导了二甲双胍的成心功能（）【16，17】（上图，左） ，再到刻下加上了卡路里罢休的模拟物也就是石胆酸的“借说念” （上图，右），他越发合计“AMPK的溶酶体通路是高级生物中的固有的通路，也很可能因为这么伏击的生理功能，而在进化上被保留住来”。不错说，这是大当然赐予生命的不仅能相背饥饿，还能从饥饿中获收货处的“赋能”。
本日发表的职责已成为已往，回首往昔，林老诚对笔者屡次强调他整个学术生涯最引以为傲的仍然是发现了“（低）葡萄糖感知通路”，更欣喜地看到这一通路被二甲双胍和刻下的LCA（石胆酸）分享。
此外，林老诚也给笔者裸露了课题组还有其它一些应许东说念主心（出东说念主预思）的发现，折服畴昔一两年内皆会持续震荡问世。
临了，林老诚通过BioArt也提醒庞杂读者，“不要动不动浮松去买石胆酸来吃”，毕竟从原创发现到临床用药（细目用于东说念主身上的剂型剂量）还有较长的路要走。
据悉，这两篇文章的第一作家瞿琦是厦门大学2014级本科生，于2018年留校攻读硕士，并在2019年转博于今。据林圣彩院士先容，瞿琦是在2016年，通过厦门大学“大学生立异老师筹划”投入他的实验室学习的，从当时起，他就参与了这个职责，为石胆酸极度靶点和机制的鉴定付出了八年半的发愤神勇；尤其是在发现石胆酸并不成径直促进SIRT1的活力，还需要重新寻找其靶点的时候，他莫得枯燥，而是心无旁骛地又付出了三年半的时辰，最终完成了整个机制的发现，也深深地荧惑了课题组的系数东说念主。两篇文章的共同第一作家陈艳和王钰则远离鉴定出了石胆酸极度通路在果蝇、小鼠和线虫中的功能，而第二篇文章的共同第一作家王维澈则承担了SIRTs的互相作用卵白的筛选和鉴定，他们和林圣彩课题组的其它成员整个，皆为该职责的商讨作念出了不可替代的孝敬。此外，大连化物所朴海龙商讨员和遗传与发育所税光厚讲授指点了本文的代谢物鉴定，北京大学姜长涛讲授和厦门大学郭浩讲授指点、分析了肠说念菌群对石胆酸的产生影响，厦门大学俞勇讲授、北京大学刘颖讲授和厦门大学刘波讲授、郑燚明讲授远离指点了线虫和果蝇的有关实验，厦门大学邓英明讲授指点了石胆酸制剂的制作与使用，厦门大学田华雨讲授和陈颖讲授指点、协助了多个敲入细胞系的构建，厦门大学分析测试中心的多位本事东说念主员承担了本商讨的代谢物和卵白质谱鉴定职责，厦门大学实验动物中心则提供、构建了本商讨所用到的小鼠品系。
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08348-2；
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08329-5；
https://www.nature.com/articles/d41586-024-04062-1
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