亦敵亦友 除了促癌 端粒酶還能保護健康細胞...

9月3日，發表在《美國國家科學院院刊（PNAS）》上的一項新研究中，來自美國馬裡蘭大學和美國國立衛生研究院的研究團隊揭示出端粒酶的一種新作用。在經典的觀點中，端粒酶唯一的已知作用是保護正常組織中某些經常分裂的細胞，如胚胎細胞、精子細胞、成體幹細胞和免疫細胞，但在其他細胞中它們是被關閉的，除了在惡性腫瘤中，端粒酶可以促進細胞無限分裂。

眾所周知，端粒酶是一種酶促核糖核蛋白複合物，可防止端粒縮短。當細胞大量分裂時，端粒酶在胚胎發育和幹細胞分化過程中起著關鍵作用。在正常的成體細胞中，端粒酶被關閉，端粒隨著每次細胞分裂而縮短，直到達到它們得臨界長度。當端粒達到臨界長度，細胞停止分裂，它們要麼死亡，要麼經歷可能導致惡性腫瘤的DNA損傷。

端粒酶活性在胚胎幹細胞和大多數腫瘤細胞中都有很充分的研究記載，但其在體細胞中的作用仍有待理解。

這項新研究發現，在衰老過程的關鍵時刻，正常成體細胞中的端粒酶會重新激活，以緩解細胞老化的壓力，減少可能導致癌症的DNA損傷。

該研究通訊作者、馬裡蘭大學細胞生物學和分子遺傳學助力教授Kan Cao說：「這項研究讓我們重新認識了端粒酶在正常細胞中的功能。我們的研究首次表明，端粒酶在成體細胞中的作用不僅僅是促進腫瘤形成。實際上，端粒酶活化在細胞生命周期的關鍵時間點發揮著重要的作用。」

在這項新研究之前，科學家們認為，大多數成體細胞中的端粒酶表達只會導致細胞的無限分裂，就像在腫瘤中發生的情況那樣。

當研究人員在實驗室中觀察到端粒縮短的同胞小鼠之間存在顯著差異時，他們猜測端粒酶可能在成體細胞中也發揮作用。研究使用的小鼠是野生型小鼠和遺傳修飾小鼠的後代，它們已經繁殖了許多代且沒有產生端粒酶的能力。它們所有兄弟姐妹的端粒都異常短，但研究人員發現，沒有遺傳該基因從其野生型親本產生端粒酶的小鼠壽命較短，會發生進行性組織萎縮和自發性癌症。

圖片來源：PNAS

為了解上述發生的事情，Cao及其同事比較了同胞小鼠的皮膚細胞，他們發現，雖然兩種細胞系的端粒都相對較短，但來自端粒酶缺陷小鼠的細胞停止分裂的速度更快，並且比產生端粒酶同胞小鼠的細胞發生更多的惡性轉化。

此外，研究人員發現，當非端粒酶缺陷小鼠的皮膚細胞接近端粒臨界長度時，它們會自然產生大量的端粒酶，從而減緩端粒縮短過程並減少可能導致癌症的DNA損傷。這些結果表明，端粒酶在細胞壽命結束時表達，可以緩解衰老帶來的影響，使細胞逐漸死亡。

研究人員還發現，重新激活在端粒酶缺陷細胞中表達端粒酶的基因可以挽救這些細胞，延長其分裂能力並減少DNA損傷。

為了確定這項小鼠研究是否適用於人類，該研究團隊對人皮膚細胞進行了實驗室研究。他們發現，人類細胞在接近端粒臨界長度時也會表達端粒酶。此外，不能表達端粒酶的人類皮膚細胞會更快地達到端粒臨界長度，並且顯示出更多的DNA損傷。

Cao說，研究人員的下一步工作是確定當細胞接近端粒臨界長度時端粒酶表達是如何開啟的，並探索端粒酶緩解端粒縮短壓力的潛在機制。