干細胞端粒長度不宜過長（剛剛好，才最好）
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-12-07 07:49:15
自從科學家將端?？s短與細胞衰老、疾病發(fā)生聯(lián)系在一起，一場旨在延長端粒長度的抗衰老、維護健康的戰(zhàn)役就此打響。但是，Salk研究所的科研團隊卻表示，過猶不及！他們最新發(fā)現(xiàn)，只有端粒長度剛剛好（不過度縮短不過度延長）才最有利于維持干細胞自我更新能力。
之前我們認為端?？s短過度會對細胞造成傷害。現(xiàn)在出乎意料的是，端粒過度延長，同樣也會損害細胞。Salk研究所分子和細胞生物學實驗室教授JanKarlseder表示：“端粒的最佳長度介于兩個極端之間?！?
端粒是在每個染色體末端的DNA重復延伸，其長度可以通過一種叫做端粒酶的酶而得以增加。我們的細胞機器，可導致細胞在每次復制它們的DNA和分裂時，端粒一點點的被截短。端粒隨著時間的推移而變短，染色體本身也容易受到損傷。最終細胞死亡。唯一的例外是干細胞，其利用端粒酶來重建它們的端粒，使它們保持分裂并分化為幾乎任何類型細胞的能力，稱為多能性。這些特性使得干細胞成為再生療法的有前途的工具，來對抗與年齡有關的細胞損傷和疾病。
“生命時鐘”端粒：維持干細胞自我更新
端粒是位于染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復合體。作為染色體的“帽子”，它負責維持染色體的完整性、調(diào)控細胞分裂周期，素有“生命時鐘”之稱，其長度與壽命、疾病息息相關。
端粒DNA由簡單的DNA高度重復序列組成，由端粒酶催化其延長。DNA分子每次分裂復制，端粒就縮短一點，一旦端粒消耗殆盡，細胞將會立即激活凋亡機制走向死亡。所以端粒其長度反映細胞復制史及復制潛能。
唯一例外的是干細胞。干細胞利用端粒酶重塑端粒，從而維持自我更新、多向分化的能力。這一特質(zhì)促使干細胞成為再生醫(yī)學、細胞治療的研究熱點，被廣泛應用于治療疾病和抗衰老研究中。
端粒長度剛剛好，才最好！
當端粒酶活性減弱，端粒長度縮短，最終導致細胞死亡。相反，當端粒酶水平上調(diào)，端粒長度會延長。但是，這種過度延長會增加染色體的不穩(wěn)定性，同樣造成細胞損傷。
他們發(fā)現(xiàn)，端粒延長會激活XRCC3和Nbs1蛋白質(zhì)，啟動端粒修剪機制。當胚胎干細胞中XRCC3和Nbs1兩種蛋白的表達量下降后，會阻止端?？s短。同時，他們以以誘導性多能干細胞（iPSCs）為樣本，發(fā)現(xiàn)這類細胞攜帶端?？s短的標志物，它可以作為評估細胞重編程成功率的指標。
Karlseder強調(diào)：“人為延長端粒長度會導致端粒的脆弱性，從而引發(fā)癌變。這一最新成果顯然與‘延長端粒長度有助于改善機體健康、延長壽命’觀點相悖?！边@意味著，端粒長度由端粒延長（由端粒酶負責）和端?？s短（由一對蛋白質(zhì)XRCC3和Nbs1調(diào)控）兩種機制權衡。
接下來，該研究小組觀察了誘導多能干細胞（iPSCs），它們是重編程回到干細胞狀態(tài)的分化細胞（如皮膚細胞）。iPSCs——因為可通過遺傳學手段與捐贈者匹配，并且容易獲得，因此成為干細胞療法常見和重要的工具。研究人員發(fā)現(xiàn)，iPSCs含有端粒修剪的標記，從而使它們的存在成為“一個細胞被成功地重編程”的一個有用衡量。
Rivera說：“干細胞重編程是一個重大的科學突破，但方法仍在完善中。了解端粒長度是如何被調(diào)節(jié)的，是實現(xiàn)干細胞治療和再生醫(yī)學前景的重要一步?！?