諾貝爾獎得主Cell發布端粒酶重要發現

　　隨著染色體繩索的復制，它的兩端會遭到磨損。然而由于染色體的末端有著額外的細繩，磨損不會觸及重要信息所在的繩索主體部分。這一額外的細繩被稱作為“端粒”。隨著時間的推移及經歷多輪復制，這一端粒細繩會分解直至染色體喪失它的保護末端，這種“磨損”觸及繩索，破壞染色體導致了細胞死亡。

　　這樣當然好——最終細胞就該死亡。如果沒有細胞死亡，細胞就會永生，細胞永生就會發生癌癥。癌細胞通過以與端粒降解一樣快的速度來構建它們以此抵消端粒分解。癌細胞是通過用端粒酶來填補端粒做到這一點的。大致說來，當端粒酶找到并附著于端粒上時，它會添加一段重復DNA序列到已經存在的重復DNA序列上，延長端粒，增加染色體的保護末端。

　　腫瘤學家和癌癥研究人員希望，端粒酶不會做這件事。沒有這種不斷的端粒修復，染色體將最終降解，癌細胞死亡。沒有端粒酶與端粒之間的這種互作，癌細胞將喪命。

　　由諾獎得主、科羅拉多大學癌癥中心研究員、BioFrontiers研究所主任Thomas Cech博士領導的一項研究，利用CRISPR基因編輯技術和活細胞、單分子顯微鏡第一次實時觀察了端粒酶和端粒之間的這種至關重要的互作。研究結果發布在《細胞》（Cell）雜志上。

　　Cech和共同作者、Damon Runyon癌癥基金會博士后研究人員Jens Schmidt及研究員Arthur Zaug一起看到：端粒酶擴散遍布整個細胞核，撞擊一些東西。端粒酶和端粒都不常見于細胞核中，但有時候碰巧前者會撞擊后者。但端粒酶附著在端粒的中部沒 有什么好處。為了保護染色體，端粒酶必須附著在這一繩索的末端。如果端粒酶擊中端粒的中部，它很快會解離并再度嘗試。Cech和同事們將這稱作為“探 查”。只有探查導致直接擊中了端粒末端，端粒酶才會附著和停留。

　　Cech說：“這就像通過旅游網站TripAdvisor尋找你想待的地方。你調查不同的酒店，最終找到了具有你想要的所有特點的一家。”

　　Cech稱這一機制“可能是一個極小的機器在細胞核復雜的景觀內找到非常罕見著陸點最簡單的方法。”

　　想想看：端粒酶均勻擴散遍布細胞核。當它碰巧擊中端粒上的任何地方時，它會短暫地粘附，由此提高端粒附近端粒酶的濃度，提高端粒酶碰巧擊中它可以安全附著的位點——端粒末端的機會。

　　該研究小組采用CRISPR DNA基因編輯技術將一個密碼子插入到生成端粒酶的基因中使得這一過程可見。插入的密碼子生成了熒光蛋白，其附著在端粒酶上。隨后研究小組利用所謂的納米顯微鏡看到了這種熒光蛋白。

　　“對于我來說，驚人吃驚的事情是三年前不可能做到任何一件事。在生物學中事物的發展是多么的迅速，”Cech說。

　　Cech指出，這一CRISPR輔助的納米顯微鏡技術將有可能被端粒領域以外的科學家們所利用。他也希望這一特異的研究發現將幫助篩查抗端粒酶藥物。

　　“現在我們沒有一種極好的端粒酶抑制劑。我們不知道我們第一代的藥物干擾了哪個步驟，因此我們不知道如何優化這些候選藥物的抗癌效應，”Cech說。一種藥物可以阻止端粒酶的組裝嗎？它能阻止端粒酶靠近端粒嗎？它阻止了探查過程？還是它阻止了端粒酶找到端粒末端？

　　“了解一種藥物在何處阻斷了端粒酶延長端粒的能力，將對各種癌癥具有廣泛的應用，”Cech說。

　　總所周知，染色體末端的“帽子”——端粒，猶如一道防護屏障，保護著染色體。最近，西班牙國家癌癥研究中心（CNIO）由Maria A. Blasco領導的端粒和端粒酶研究組發現，盡管端粒有著特別緊湊的結構，很難進入，但是它們能轉錄像其他DNA這樣的信息。從這個過程所產生的RNA叫 做TERRA，它們的功能對于保護端粒這些防護結構，是至關重要的。相關研究結果發表在《Nature Communications》雜志。

　　端粒酶，一種自然存在于人體中的酶，是已知最接近“細胞長生不老藥”的物質。在發表于2016年5月NEJM的一項研究中，巴西和美國的研究人員證 實性激素可以刺激這種酶的生成。他們在罹患與端粒酶編碼基因突變相關的一些遺傳疾病，如再生障礙性貧血和肺纖維化患者中測試了這一策略。作者們說，這些結 果表明這種方法可以對抗端粒酶缺陷造成的機體損傷。

　　神經母細胞瘤是一種外周神經系統腫瘤，它是最常見的兒童癌癥形式之一。在某些患者中，這些腫瘤可在未接受任何治療的情況下完全消退，而在另一些患者 中即便采用高度強效的治療也無法阻止這一疾病。來自科隆大學和德國癌癥研究中心(DKFZ)的科學家們現在闡明了這一疾病臨床病程中這些差異的潛在遺傳原 因。他們發現在大多數最具侵襲性的腫瘤中編碼一個端粒酶亞基的基因高度活化。端粒酶可延伸染色體末端，由此使得細胞近乎永生。研究人員將研究結果發布在 2015年10月的Nature雜志上。