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PNAS:除了促癌,端粒酶竟然还能保护健康细胞
来源:网络        作者:佚名        时间:2019-09-05

  近日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项新研究中,来自美国马里兰大学和美国国立卫生研究院的研究团队揭示出端粒酶的一种新作用。在经典的观点中,端粒酶唯一的已知作用是保护正常组织中某些经常分裂的细胞,如胚胎细胞、精子细胞、成体干细胞和免疫细胞,但在其他细胞中它们是被关闭的,除了在恶性肿瘤中,端粒酶可以促进细胞无限分裂。

  众所周知,端粒酶是一种酶促核糖核蛋白复合物,可防止端粒缩短。当细胞大量分裂时,端粒酶在胚胎发育和干细胞分化过程中起着关键作用。在正常的成体细胞中,端粒酶被关闭,端粒随着每次细胞分裂而缩短,直到达到它们得临界长度。当端粒达到临界长度,细胞停止分裂,它们要么死亡,要么经历可能导致恶性肿瘤的DNA损伤。

  端粒酶活性在胚胎干细胞和大多数肿瘤细胞中都有很充分的研究记载,但其在体细胞中的作用仍有待理解。

  这项新研究发现,在衰老过程的关键时刻,正常成体细胞中的端粒酶会重新激活,以缓解细胞老化的压力,减少可能导致癌症的DNA损伤。

  该研究通讯作者、马里兰大学细胞生物学和分子遗传学助力教授Kan Cao说:“这项研究让我们重新认识了端粒酶在正常细胞中的功能。我们的研究首次表明,端粒酶在成体细胞中的作用不仅仅是促进肿瘤形成。实际上,端粒酶活化在细胞生命周期的关键时间点发挥着重要的作用。”

  在这项新研究之前,科学家们认为,大多数成体细胞中的端粒酶表达只会导致细胞的无限分裂,就像在肿瘤中发生的情况那样。

  当研究人员在实验室中观察到端粒缩短的同胞小鼠之间存在显着差异时,他们猜测端粒酶可能在成体细胞中也发挥作用。研究使用的小鼠是野生型小鼠和遗传修饰小鼠的后代,它们已经繁殖了许多代且没有产生端粒酶的能力。它们所有兄弟姐妹的端粒都异常短,但研究人员发现,没有遗传该基因从其野生型亲本产生端粒酶的小鼠寿命较短,会发生进行性组织萎缩和自发性癌症。

  为了解上述发生的事情,Cao及其同事比较了同胞小鼠的皮肤细胞,他们发现,虽然两种细胞系的端粒都相对较短,但来自端粒酶缺陷小鼠的细胞停止分裂的速度更快,并且比产生端粒酶同胞小鼠的细胞发生更多的恶性转化。

  此外,研究人员发现,当非端粒酶缺陷小鼠的皮肤细胞接近端粒临界长度时,它们会自然产生大量的端粒酶,从而减缓端粒缩短过程并减少可能导致癌症的DNA损伤。这些结果表明,端粒酶在细胞寿命结束时表达,可以缓解衰老带来的影响,使细胞逐渐死亡。

  研究人员还发现,重新激活在端粒酶缺陷细胞中表达端粒酶的基因可以挽救这些细胞,延长其分裂能力并减少DNA损伤。

  为了确定这项小鼠研究是否适用于人类,该研究团队对人皮肤细胞进行了实验室研究。他们发现,人类细胞在接近端粒临界长度时也会表达端粒酶。此外,不能表达端粒酶的人类皮肤细胞会更快地达到端粒临界长度,并且显示出更多的DNA损伤。

  Cao说,研究人员的下一步工作是确定当细胞接近端粒临界长度时端粒酶表达是如何开启的,并探索端粒酶缓解端粒缩短压力的潜在机制。

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