“生命时钟”——端粒结构新发现

2009年，因为”发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的“这一研究成果，Elizabeth Blackburn、Carol Greider以及Jack Szostak获得了诺贝尔生理学或医学奖。也让大众第一次听说了“端粒”这个词汇。

那么端粒是如何被发现的呢？在DNA复制过程中，依据碱基互补原则合成新的DNA链，由此合成的新链和旧链之间呈现互补关系，从而构成了一个完整的DNA双链。DNA每进行一次复制，DNA链末端就会丢失一小截。但是，DNA所携带的遗传信息对人体至关重要，如果这样复制下去，那就会导致DNA链上存在的遗传信息遭到丢失，从而导致无法维持机体的长期稳定。在染色体末端有一长串不带遗传信息的DNA序列，就是端粒。这样染色体每次复制时丢失的是一小段端粒，并不会影响到染色体携带的遗传信息的完整性，也就解决了复制过程中丢失遗传信息的问题。

“端粒”是什么？

 01 

通俗点来讲就是：我们的遗传物质大都藏在细胞的染色体中，染色体就像一条长长的鞋带，在鞋带的两头，各有一段 “保护装置”来确保细胞内的DNA以及遗传信息能够稳定完整的存在，这种保护装置就是端粒。

在染色体进行复制时，每次丢失一小段这种末端DNA，这样就不会对染色体所携带的遗传信息造成丢失，解决了复制过程中丢失遗传信息的问题。当端粒无法再缩短时，细胞就会因为无法分裂而死亡，端粒也因此被科学家们称为“生命时钟”。

因此，端粒的缩短被认为是细胞衰老的生物学标记。端粒的长度决定了细胞分裂的次数，控制着细胞衰老和死亡的过程，进而决定人的寿命长短。

 另一种端粒结构

 02 

荷兰莱顿物理研究所研究人员发现了另一种端粒结构。在这里，核小体靠得更近，因此珠子之间不再有任何游离DNA。这最终会产生一个大的DNA螺旋。分子力光谱法将DNA的一端附着在载玻片上，而另一端则粘着一个微小的磁球。然后在这个球上方的一组强磁铁将“珍珠串”拉开。通过测量将珠子一个个拉开所需的力，就可了解更多关于“绳子”如何折叠的信息。

研究人员表示，如果知道分子的结构，就可更深入地了解基因是如何打开和关闭的，以及细胞中的酶如何处理端粒，如它们是如何修复和复制DNA的。新的端粒结构的发现将提高人们对身体组成部分的理解，而这最终将帮助人们研究衰老和癌症等疾病，并开发抗击它们的药物。

“长寿开关”

 03 

在分子水平上对端粒染色质的结构知之甚少。这种柱状结构主要由H2A羧基末端和组蛋白氨基末端尾部以协同方式稳定。柱状构象导致DNA螺旋的暴露，这可能使其容易受到DNA损伤和DNA损伤反应的影响。构象也以另一种开放状态存在，其中一个核小体被解压并翻转出来，这暴露了组蛋白表面的酸性斑块。这项工作中揭示的结构特征表明了参与端粒维持的蛋白质因子可以以其紧凑的形式获得端粒染色质的机制。

然而遗憾的是，端粒酶在人体正常体细胞中活性却很低，起不到什么作用，但是在生殖细胞、干细胞以及绝大多数癌细胞中，端粒酶的活性却维持在较高的水平，从而保证了这些细胞具有无限增殖的潜力。如果延长端粒或者激活体细胞中的端粒酶是否可以达到延长寿命、永葆青春的目的呢？（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05236-5

https://www.cas.cn/kj/202209/t20220921_4848301.shtml?from=singlemessage

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。