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干细胞中的双面怪:端粒和端粒酶

当人体细胞分裂时,每个子细胞都收到母体细胞基因组的一个相同副本。这一过程偶尔发生错误,就会产生导致癌症的基因突变。为了避免对生物体有害的结果,携带突变(偏离正常染色体数目)的细胞,可被细胞的保护机制消除。

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现在,来自德国Institute for Age Research ? Fritz Lipmann Institute(Leibniz干细胞衰老研究所)的研究人员,发现了端粒(染色体的末端结构)的一个关键作用,其可以感知携带错误染色体数目的细胞,称为非整倍体(aneuploidy)。端粒通过产生应力信号抑制非整倍体细胞的增殖,对非整倍体作出反应。然而,端粒酶――可以合成端粒的酶,也可能通过减轻端粒诱导的应力信号(响应非整倍体),而促进非整倍体细胞的存活。因此,端粒酶能够促进致癌作用,而不是阻碍它的发生。


端粒是线性染色体的末端结构,由DNA重复序列(在人类中是TTAGGG)和专门的端粒结合蛋白组成。它们在线性染色体的末端形成保护帽,以防止染色体不稳定。对于端粒DNA的完整复制和端粒的功能来说,端粒特异性DNA聚合酶、端粒酶的活性,是必需的。


过去二十年的研究表明,端粒和端粒酶在抑制和促进肿瘤发生的作用中具有双重功能,:在成人中,端粒酶的活性主要是局限于干细胞,在绝大多数的人类细胞中是缺失的。当缺乏端粒酶时,端粒缩短会限制细胞的寿命并防止肿瘤的发生。然而,端粒过短的细胞可能会失去帽子结构,从而导致细胞突变和遗传不稳定性:这是许多类型癌症的起源。在这种情况下,端粒酶的活性是,防止这些不正常端粒引发肿瘤形成。


现在,来自Leibniz Institute for Age Research ? Fritz Lipmann Institute (FLI)的研究人员发现,端粒和端粒酶在肿瘤发生过程中起着令人吃惊的作用,他们的研究结果发表在最近的EMBO杂志《EMBO Journal》。这些新的研究结果表明,长的、功能性的端粒可以感知染色体的不平衡,并抑制具有非整倍体的细胞的生长和增殖。因此,端粒酶活性可能有不利的影响,Cagatay Günes解释说:“我们发现,这种酶使得具有非整倍体的细胞能绕开端粒的保护功能。


从而促进有缺陷细胞的生存,在最后,这些细胞可能演变成肿瘤细胞。因此,端粒酶可促进致癌作用,而不是阻止它发生。这就像Jekyll医生突然变成了Hyde先生。”(Jekyll and Hyde是是英国作家Stevenson的作品,是一部脍炙人口的经典小说。书中的主角是善良的医生Jekyll,他将自己当作实验对象,结果却导致人格分裂,变成夜晚会转为邪恶Hyde的双重人格,最后Jekyll以自己的自尽,来停止hyde的作恶。)



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