Nature子刊:重磅級發現!端粒太長或許並不是件好事兒

2020-12-08 生物谷

圖片來源：medicalxpress.com

2016年12月9日 訊 /生物谷BIOON/ --從過去到現在，科學家們一直將端粒變短同機體老化和疾病聯繫起來，如今科學家們開始去研究理解調節端粒長度的因子，近日一項刊登在國際雜誌Nature Structural & Molecular Biology上的研究報告中，來自索爾克研究所的研究人員通過研究發現，合適長度的端粒對於維持幹細胞的健康狀態非常重要，相關研究為加深科學家們對幹細胞生物學的認知，並且幫助開發基於幹細胞的療法，尤其是和老化及再生醫學相關的療法提供了新的研究線索和希望。

研究者Jan Karlseder教授說道，這項研究表明，端粒的最適長度能夠在兩個極端之間被精細調節，我們都知道，端粒長度較短會誘發細胞的損傷效應，但讓我們不可思議的是，當端粒長度較長時這種損傷效應也會發生。端粒是染色體末端重複序列的DNA結構，其長度能夠通過端粒酶來增加，隨著細胞每次DNA的複製及分裂染色體末端的端粒都會減少，隨著端粒長度的減少，染色體自身就越來越會受到損傷的影響，最終就會引發細胞死亡。

但幹細胞就是額外的例子，幹細胞會利用端粒酶類重建染色體的端粒，使其能夠保持分裂的能力，同時也會分化成為任何一種類型的細胞，比如皮膚細胞、心臟細胞等，這些特性就會使得幹細胞成為科學家們開發治療年齡相關細胞損傷和疾病的新型再生療法的關鍵特性。這項研究中，通過限制端粒長度的潛能性或許就會導致幹細胞死亡，因此研究者就想知道是否增加端粒的長度就會增加其多潛能的特性，結果他們發現，過度延伸的端粒似乎也非常脆弱而且容易積累DNA損傷。

研究者Karlseder及其同事對實驗室中培養的人類胚胎幹細胞系的端粒維持進行了研究，利用分子生物學技術，他們改變了端粒酶的活性，結果發現，攜帶較少端粒酶的細胞往往有著較短的端粒，而且細胞最後會死亡，相反，攜帶高水平端粒酶的細胞有著較長的端粒，但這些細胞並不會旺盛地生長，而是端粒會變得非常不穩定。

Karlseder指出，我們很驚訝地發現，驅動細胞產生較長的端粒或許誘發端粒的脆弱性，而這會引發癌症的發生，相關研究對當前普遍接受的觀點提出了質疑，即人工增加端粒的長度會延長壽命並且改善有機體的健康狀況。研究者表示，非常長的端粒或許會激活由XRCC3 和Nbs1蛋白控制的一種調節機制，而降低胚胎幹細胞中這些蛋白的表達會抑制端粒的調節，從而就能夠證實這兩種蛋白的確主要負責這項任務。

下一步研究者將會對誘導多能幹細胞（iPSCs）進行研究，iPSCs是一種能夠重編程為幹細胞樣狀態的細胞，由於其在遺傳學上能夠同供體進行配對而且易於獲取，因此誘導多能幹細胞常常被科學家們用來開發潛在的幹細胞療法；如今研究者發現，ipsCs中包含有端粒修飾調節的標誌物，這就使其成為了一種有用的闡明細胞被重編程成功率的標準。

最後研究者Rivera說道，幹細胞重編程是一項主要的科學研究突破，但重編程的方法依然需要被不斷完善，理解端粒長度被調節的分子機制對於後期科學家們開發新型幹細胞療法以及再生醫學療法或許非常關鍵。（生物谷Bioon.com）

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A balance between elongation and trimming regulates telomere stability in stem cells

Teresa Rivera, Candy Haggblom, Sandro Cosconati & Jan Karlseder

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