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天使or魔鬼,端粒酶究竟為人類(lèi)帶來(lái)了什么

發(fā)表時(shí)間:2021-04-01 09:58
1989年,耶魯大學(xué)的一名研究人員在海拉癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種叫做端粒酶的物質(zhì),能使細(xì)胞不死。從此這種控制生物衰老的神秘物質(zhì)——端粒酶走進(jìn)了人們的視線(xiàn)。
端粒酶是一種由催化蛋白和RNA模板組成的酶,可合成染色體末端的重復(fù)DNA(端粒),賦予細(xì)胞復(fù)制的永生性。細(xì)胞每分裂一次,染色體末端就會(huì)損耗一點(diǎn),而端粒就像是加在染色體上的帽子,可以避免染色體受損。一旦端粒被磨損耗盡,染色體開(kāi)始受到損害,那么就會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡機(jī)制。



科學(xué)家通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)推算得出,人類(lèi)的壽命應(yīng)該在120歲左右。但是現(xiàn)實(shí)中大多數(shù)人都活不到120歲。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),世界上90%的人口死于疾病,而80%的疾病又與早衰有關(guān)。


在不同的細(xì)胞中,端粒的長(zhǎng)度不同。端粒的長(zhǎng)度決定了細(xì)胞分裂的次數(shù),控制著細(xì)胞衰老和死亡的過(guò)程,進(jìn)而決定人類(lèi)的壽命長(zhǎng)短。在新細(xì)胞中,細(xì)胞每分裂一次,端粒就縮短一次,當(dāng)端粒無(wú)法再縮短時(shí),細(xì)胞就會(huì)因?yàn)闊o(wú)法分裂而死亡,因此,端粒也被科學(xué)家們稱(chēng)為“生命時(shí)鐘”。通常情況下, 細(xì)胞平均分裂50次,分裂的周期大約是2.4年,但由于環(huán)境污染 、不良的生活習(xí)慣、自身代謝所產(chǎn)生的自由基及藥物的毒副作用,都會(huì)使端粒加速老化,導(dǎo)致提前縮短,縮短到只剩下一個(gè)殘段,失去了再分裂的能力,細(xì)胞就會(huì)提前衰老死亡。


  1978年,伊麗莎白·布萊克本發(fā)現(xiàn),四膜蟲(chóng)的染色體末端是由六個(gè)堿基組成的重復(fù)序列構(gòu)成,卻不記錄任何遺傳信息。到了1980年,在一次學(xué)術(shù)交流會(huì)議上,伊利莎白·布萊克本有關(guān)端粒研究的報(bào)告受到了哈佛醫(yī)學(xué)院杰克·紹斯塔克教授的關(guān)注。當(dāng)時(shí),紹斯塔克正嘗試在釀酒酵母里建構(gòu)人工染色體,卻每每遭遇被降解的結(jié)果。布萊克本的報(bào)告讓他茅塞頓開(kāi)。他進(jìn)入布萊克本的實(shí)驗(yàn)室,將四膜蟲(chóng)端粒序列整合進(jìn)DNA兩端,結(jié)果DNA在酵母中保住了。這一結(jié)果意味著,DNA兩端的特殊重復(fù)序列——端粒,可以守護(hù)整條DNA。


伊麗莎白·布萊克


  那么,細(xì)胞里究竟存在什么神奇的物質(zhì),可以給DNA的末端加上端粒?布萊克本意識(shí)到,應(yīng)該存在一種專(zhuān)門(mén)的“酶”,專(zhuān)職端粒的復(fù)制工作。布萊克本的學(xué)生卡羅爾·格雷德在1984年12月發(fā)現(xiàn)了端粒酶存在的印記。至此,有關(guān)端粒的探索終于打開(kāi)了局面。


卡羅爾·格雷德


  2005年6月,**醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》發(fā)表的一項(xiàng)研究報(bào)告稱(chēng),吸煙、肥胖等不良的生活習(xí)慣會(huì)讓端粒變短。數(shù)據(jù)顯示,苗條與肥胖者大約有8.8年生理年齡上的差距;吸煙者比不吸煙者平均將少活4.6年。2008年,另一項(xiàng)重磅研究成果發(fā)布:經(jīng)常久坐不動(dòng)的人要比經(jīng)常鍛煉的人衰老10年,他們罹患心血管疾病和肺癌的風(fēng)險(xiǎn)也更大。


  如果能人為控制端粒長(zhǎng)度,對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù),是否能延緩衰老呢?


端粒酶集“天使與魔鬼于一身”,人體內(nèi)有極少數(shù)細(xì)胞的端粒酶因某些特定原因被激活后,可以使細(xì)胞呈現(xiàn)出無(wú)限復(fù)制的能力,這種細(xì)胞卻是癌細(xì)胞。在超過(guò)85%的癌癥中,研究人員都觀察到了端粒酶的活性增高。根據(jù)端粒酶在癌細(xì)胞中的廣泛表達(dá),它不但成為最廣譜的癌癥分子標(biāo)記物,而且還可以利用這一點(diǎn),通過(guò)抑制酶的活性來(lái)對(duì)付癌癥。迄今為止,以端粒酶為靶點(diǎn)的臨床試驗(yàn)已有數(shù)十項(xiàng)正在進(jìn)行,有些抗癌藥物已經(jīng)進(jìn)入了三期臨床試驗(yàn)。

  2009年10月5日,伊麗莎白·布萊克本、卡羅爾·格雷德和杰克·邵斯塔克三人憑借“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體的”,共同拿下了當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這是諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第100次確定獲獎(jiǎng)?wù)?,也?*次由兩名女性同時(shí)獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)。


人類(lèi)探索的腳步始終在前進(jìn),或許某些發(fā)現(xiàn)可以讓人們遠(yuǎn)離疾病、更加長(zhǎng)壽,或許端粒和端粒酶的秘密也會(huì)淹沒(méi)在時(shí)間的長(zhǎng)河中,這一切還有待時(shí)間的回答。


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