深圳子科生物報道：馬里蘭大學(xué)和美國國立衛(wèi)生研究院的一項新研究揭示了端粒酶的新作用。

端粒酶在正常組織中唯一已知的作用是保護某些經(jīng)常分裂的細(xì)胞，如胚胎細(xì)胞，精子細(xì)胞，成體干細(xì)胞和免疫細(xì)胞?？茖W(xué)家認(rèn)為端粒酶在所有其他細(xì)胞中被關(guān)閉，除了癌癥腫瘤中，在癌細(xì)胞中，它能促進無限細(xì)胞分裂。

這項新研究發(fā)現(xiàn)可以使癌細(xì)胞“永生”的端粒酶也可以預(yù)防腫瘤，減緩正常細(xì)胞死亡的關(guān)鍵階段。也就是說在衰老過程關(guān)鍵時刻，正常成體細(xì)胞中的端粒酶會重新激活，緩解細(xì)胞老化的壓力，減少可能導(dǎo)致癌癥的DNA損傷。

這一研究發(fā)表在9月2日的PNAS雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是馬里蘭大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)副教授Kan Cao，她表示，“這項研究重塑了目前對端粒酶在正常細(xì)胞中功能的認(rèn)識，我們的工作首次表明端粒酶在成體細(xì)胞中的作用超過了促進腫瘤形成的作用。我們現(xiàn)在可以說，在細(xì)胞生命周期的關(guān)鍵點，端粒酶活化起著重要的作用。”

端粒酶可防止端?？s短，端粒是細(xì)胞染色體末端特有的DNA-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，可保護染色體免受損傷。當(dāng)細(xì)胞大量分裂時，端粒酶在胚胎發(fā)育和干細(xì)胞分化過程中起著關(guān)鍵作用。在正常的成體細(xì)胞中，端粒酶被關(guān)閉，端粒隨著每次細(xì)胞分裂而縮短，直到達(dá)到它們的臨界長度。在關(guān)鍵的端粒長度，細(xì)胞停止分裂，死亡或引發(fā)導(dǎo)致惡性腫瘤的DNA損傷。

在這項新工作之前，科學(xué)家們認(rèn)為大多數(shù)成體細(xì)胞中的端粒酶表達(dá)只能導(dǎo)致無限的細(xì)胞分裂，就像在癌癥腫瘤中看到的那樣。

Cao等人認(rèn)為端粒酶可能在成年細(xì)胞中也發(fā)揮作用，他們觀察到實驗室與端粒縮短的同胞小鼠之間存在顯著差異。小鼠是野生型小鼠和遺傳修飾小鼠的后代，這些小鼠已經(jīng)繁殖了許多代，沒有產(chǎn)生端粒酶的能力。所有兄弟姐妹的端粒都異常短，但研究人員發(fā)現(xiàn)，沒有遺傳該基因從其野生型親本產(chǎn)生端粒酶的小鼠表現(xiàn)出較短的壽命，會發(fā)生進行性組織萎縮和自發(fā)性癌癥。

為了解正在發(fā)生的事情，Cao和她的同事比較了兄弟小鼠的皮膚細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)雖然兩種細(xì)胞系的端粒相對較短，但來自端粒酶缺陷小鼠的細(xì)胞停止分裂的速度更快，比其它小鼠細(xì)胞更多地發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，由于非端粒酶缺陷型小鼠的皮膚細(xì)胞接近關(guān)鍵端粒長度，它們會自然產(chǎn)生端粒酶突發(fā)，從而減緩端?？s短過程，減少可能導(dǎo)致癌癥的DNA損傷。這些結(jié)果表明，在細(xì)胞壽命結(jié)束時表達(dá)的端粒酶可以緩解衰老的影響，導(dǎo)致細(xì)胞逐漸死亡。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，重新激活在端粒酶缺陷細(xì)胞中表達(dá)端粒酶的基因可以挽救它們，延長它們分裂和減少DNA損傷的能力。

為了確定他們在小鼠身上觀察到的是否適用于人類，該團隊對人體皮膚細(xì)胞進行了實驗室研究。研究人員發(fā)現(xiàn)人類細(xì)胞在接近關(guān)鍵端粒長度時也表達(dá)了端粒酶。此外，不能表達(dá)端粒酶的人類皮膚細(xì)胞更快地達(dá)到關(guān)鍵的端粒長度，并且顯示出比表達(dá)端粒酶的端粒長度更多的DNA損傷。

研究人員的下一步是找出端粒酶表達(dá)是如何在細(xì)胞接近關(guān)鍵端粒長度時開啟的，并探索端粒酶作為緩沖端?？s短應(yīng)激的緩沖機制。