在過(guò)去的20年里,科學(xué)家們一直在努力了解端粒如何保護(hù)染色體末端不被錯(cuò)誤地修復(fù)和連接在一起,這對(duì)我們理解癌癥和衰老有著重要的意義。
近日,發(fā)表在《自然》雜志上的一篇研究指出,多能干細(xì)胞中的端粒與成人體細(xì)胞中端粒的保護(hù)方式截然不同。該研究的團(tuán)隊(duì)共同負(fù)責(zé)人、悉尼大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院的Tony Cesare副教授談到:“這顛覆了20年來(lái)科學(xué)家對(duì)干細(xì)胞如何保護(hù)DNA的思考!
端粒是位于染色體末端的“保護(hù)帽”。在成年體細(xì)胞中,細(xì)胞每分裂一次,端粒就會(huì)縮短一點(diǎn),以至于失去部分保護(hù)功能。在健康的細(xì)胞中,這會(huì)導(dǎo)致人類的體質(zhì)隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸下降,而相反在腫瘤細(xì)胞的繁殖上,端粒也會(huì)對(duì)其構(gòu)成一道保護(hù)性的障礙。然而,這一規(guī)律并不適用于多能干細(xì)胞,它是存在于發(fā)育初期的特殊細(xì)胞,不會(huì)老化且具有分化成體內(nèi)所有細(xì)胞的潛能。
在成年體細(xì)胞中,TRF2蛋白是必不可少的,它能將染色體末端的DNA排列成一個(gè)“端粒環(huán)(telomere-loop)”結(jié)構(gòu),起到保護(hù)端粒的作用。研究人員從多能干細(xì)胞中去除TRF2后發(fā)現(xiàn),染色體末端仍保持正常,端粒環(huán)保持不變,細(xì)胞正常分裂——這些干細(xì)胞基本不受影響。由此可見(jiàn),在多能干細(xì)胞和成人體細(xì)胞中,端粒受到不同形式的保護(hù)。
這一意外發(fā)現(xiàn)對(duì)衰老、人類發(fā)育、再生醫(yī)學(xué)和癌癥的研究具有重大意義。此前,研究人員認(rèn)為保護(hù)DNA的基本機(jī)制在所有組織中都是相同的,F(xiàn)在看來(lái)卻非如此。
“這項(xiàng)研究明確地顯示了染色體末端的關(guān)鍵保護(hù)元素是端粒DNA環(huán),這很可能解釋了為什么端粒長(zhǎng)度能夠控制衰老——細(xì)胞必須擁有足夠長(zhǎng)的端粒才能形成環(huán)狀,而隨著細(xì)胞年齡的增長(zhǎng),這會(huì)變得越來(lái)越困難!盋esare副教授說(shuō)。
Cesare副教授還強(qiáng)調(diào),這一發(fā)現(xiàn)對(duì)理解干細(xì)胞非常重要!叭绻嗄芨杉(xì)胞中的端粒環(huán)規(guī)則不同于體細(xì)胞,那么我們有理由相信其他的細(xì)胞規(guī)則可能也存在著差異。這對(duì)分子生物學(xué)來(lái)說(shuō)是極具價(jià)值的,開(kāi)辟了一種全新的思考干細(xì)胞永生的方式,從而應(yīng)用于對(duì)癌癥、衰老、胚胎和成人發(fā)育以及再生醫(yī)學(xué)的新研究!
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