洞察端粒如何保護細胞免于過早衰老的新見解
分子生物學研究所(IMB)和約翰內(nèi)斯古騰堡大學美因茨(JGU)的研究人員進一步揭示了端粒的秘密,端粒是保護染色體末端的帽子。他們發(fā)現(xiàn)稱為TERRA的RNA分子有助于確保非常短(或斷裂)的端粒再次固定。這項工作最近發(fā)表在Cell雜志上,為調(diào)節(jié)細胞衰老和衰老和癌癥存活的細胞過程提供了新的見解。
端粒保護我們?nèi)旧w的末端,就像鞋帶末端的塑料帽一樣,可防止花邊散開。在細胞的一生中,隨著每次細胞分裂,端粒逐漸變短,因此保護帽變得越來越不有效。如果它們太短,它就是細胞的信號,它的遺傳物質(zhì)受到損害而細胞停止分裂。端??s短和細胞分裂減少被認為是衰老的標志,可能有助于衰老過程。然而,端粒縮短也是一種抵抗癌癥的防御機制,因為高度增殖的細胞只能在它們的端粒不縮短時分裂。因此,端??s短是一把雙刃劍,必須仔細調(diào)節(jié)才能在衰老和預防癌癥之間取得平衡。
“在細胞生命中,你必須在癌癥預防和衰老之間找到某種平衡。端粒是兩者之間的關系,因此了解它們的維護方式非常重要”,JGU教授Brian Luke說。 IMB發(fā)育生物學和神經(jīng)生物學研究所兼兼任主任。
盧克和他的實驗室有興趣了解細胞是如何識別這些已經(jīng)失去帽子的縮短和受損的端粒。此外,他們想確定哪些因素對促進短端粒的修復很重要。這些信息有助于理解為什么細胞會衰老或繼續(xù)生長。
在他最近發(fā)表在著名期刊Cell上的論文中,盧克和他的團隊已經(jīng)表明,理解這個問題的關鍵之一是TERRA。TERRA是一種RNA物種,通過直接與DNA結合并向細胞發(fā)出信號,特異性地在極短的端粒末端積累,這些端粒應該被修復,使細胞繼續(xù)分裂。
“我們已經(jīng)知道短端粒在確定細胞衰老的發(fā)生過程中起著關鍵作用,但我們并不真正了解短端粒的哪些特征很重要。我們在TERRA中發(fā)現(xiàn)的是一個錯綜復雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng),可以解釋端粒的短小程度由細胞識別“,盧克說。
這篇論文實際上是Luke實驗室中關于端粒的兩個不同研究項目的結果。Diego Bonetti正在研究TERRA在細胞周期中的調(diào)節(jié),發(fā)現(xiàn)TERRA水平在細胞周期的不同階段是不同的。與此同時,Arianna Lockhart和Marco Graf正在調(diào)查TERRA在短端粒中的積累。當他們發(fā)現(xiàn)短的和長的端粒之間的TERRA積累的模式不同時,他們知道他們正在做某事并且為這個項目聯(lián)合起來。
他們的共同工作使他們意識到TERRA實際上在所有端粒中積累,但在長端粒下,它在蛋白質(zhì)Rat1和RNase H2的幫助下迅速被移除。這些蛋白質(zhì)優(yōu)先結合長端粒并確保去除TERRA,但它們不存在于極短的端粒中,這意味著TERRA保留較長時間。這種機制確保了短端粒的后續(xù)修復,這對于細胞存活和保持分裂至關重要。
盧克的工作是在酵母中進行的; 然而,在所有具有線性染色體的生物中都發(fā)現(xiàn)了端粒和TERRA。研究人員希望他們的工作也適用于人類。他們的下一步將是研究人體細胞中的這些過程,并詢問它們對衰老和癌癥的影響。
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