圖片來自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.06.006
2017年7月1日/
生物谷BIOON/---
端粒保護著我們的染色體，非常類似於位於鞋帶末端的阻止鞋帶鬆散開的塑料帽。在細胞的一生當中，
端粒每經歷一次細胞分裂就逐漸地變得更短，因此，作為一種保護帽，端粒變得越來越沒有效果。如果它們變得太短，那麼這就意味著細胞的
遺傳物質受到破壞，細胞停止分裂。端粒縮短和下降的細胞分裂被認為衰老的特徵，並且可能導致衰老過程。然而，端粒縮短也是一種抵抗癌症的防禦機制，這是因為高度增殖性細胞僅當它們的端粒不會縮短時才能夠發生分裂。因此，端粒縮短是一把雙刃劍，必須受到仔細地調控才能在衰老和癌症預防之間取得一種平衡。當端粒在細胞一生當中較早地因意外因素被剪短時，它必須得到修復，這樣細胞就不會過早地變得衰老。
在一項新的研究中，來自德國分子生物學研究所（IMB）和美茵茨大學（JGU）等研究機構的研究人員進一步揭示出端粒的秘密。他們發現一種被稱作TERRA的RNA分子有助確保非常短的（或者說斷裂的）端粒再次得到修復。這項研究為調節細胞衰老、在衰老和癌症中存活下來的分子過程提供新的認識。相關研究結果發表在2017年6月29日的Cell期刊上，論文標題為「Telomere Length Determines TERRA and R-Loop Regulation through the Cell Cycle」。論文通信作者、IMB副主任、JGU發育生物學與神經生物學研究所教授Brian Luke。論文第一作者均為Luke實驗室研究員Diego Bonetti、Arianna Lockhart和Marco Graf。
Luke和他的實驗室對理解細胞如何識別縮短的和受損的丟失了保護帽的端粒感興趣。再者，他們想要確定哪些因子在促進修復這些縮短的端粒中發揮著重要的作用。這種信息可能有助理解細胞為何衰老或者繼續生長。
在這項研究中，Like和他的團隊證實理解這個問題的關鍵之一是TERRA。TERRA是一種RNA分子，該分子通過直接結合DNA而聚集在非常短的端粒末端上，通知細胞這些端粒應當得到修復，從而允許細胞進行分裂。
Luke說，「我們已知道較短的端粒在確定細胞衰老發生中發揮著關鍵性作用，但是我們並不能真正地理解較短的端粒的哪些特徵是重要的。我們發現TERRA是一種複雜的調節系統，該系統解釋著較短的端粒如何被細胞識別。」
這篇論文實際上是Luke實驗室開展的兩個不同的關於端粒的研究項目的結果。Bonetti研究了TERRA對細胞周期的調節，結果發現TERRA水平在細胞周期的不同階段是不同的。與此同時，Lockhart和Graf研究了TERRA在較短的端粒上的聚集。當他們發現周期性的TERRA聚集模式在較短的端粒和較長的端粒之間存在差異時，他們就已知道會產生重要結果，於是決定合作進一步開展研究。
他們的合作讓他們意識到TERRA實際上在所有端粒上聚集，但是在較長的端粒上，在蛋白Rat1和RNase H2的幫助下，它快速地被清除。這些蛋白偏好地結合到較長的端粒上，從而確保TERRA被清除，但是它們並不存在於非常短的端粒上，這就意味著TERRA更長地聚集在這些非常短的端粒上。這種機制確保細胞隨後對較短的端粒進行修復，這在細胞存活和持續分裂中發揮著至關重要的作用。
Luke的研究是在
酵母上開展的；不過，端粒和TERRA在所有具有線性染色體的有機體中都發現到。這些研究人員期待他們的研究也適用於人類。他們的下一步將是在人細胞中研究這些過程，研究它們在衰老和癌症中的影響。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：Marco Graf, Diego Bonetti, Arianna Lockhart et al. Telomere Length Determines TERRA and R-Loop Regulation through the Cell Cycle. Cell, 29 June 2017, 170(1):72–85, doi:10.1016/j.cell.2017.06.006