重磅級文章解析端粒與人類健康的關聯性

端粒是真核生物染色體線性DNA分子末端的結構，20世紀80年代中期，科學家們發現了端粒酶，當細胞DNA複製終止時，在端粒酶的作用下，DNA可以通過端粒依賴模版的複製，補償由去除引物引起的末端縮短，因此在端粒的保持過程中，端粒酶至關重要；隨著細胞分裂次數的增加，端粒的長度逐漸縮短，當端粒變得不能再短時，細胞就不再分裂而會死亡。

科學家們認為，端粒的縮短和很多疾病的發病直接相關。本文中小編就盤點了近期發表的多篇亮點文章來解析端粒與人類健康的重要性，分享給各位！

【1】Nature子刊：重磅級發現！端粒太長或許並不是件好事兒

doi：10.1038/nsmb.3335

從過去到現在，科學家們一直將端粒變短同機體老化和疾病聯繫起來，如今科學家們開始去研究理解調節端粒長度的因子，近日一項刊登在國際雜誌Nature Structural & Molecular Biology上的研究報告中，來自索爾克研究所的研究人員通過研究發現，合適長度的端粒對於維持幹細胞的健康狀態非常重要，相關研究為加深科學家們對幹細胞生物學的認知，並且幫助開發基於幹細胞的療法，尤其是和老化及再生醫學相關的療法提供了新的研究線索和希望。

研究者Jan Karlseder教授說道，這項研究表明，端粒的最適長度能夠在兩個極端之間被精細調節，我們都知道，端粒長度較短會誘發細胞的損傷效應，但讓我們不可思議的是，當端粒長度較長時這種損傷效應也會發生。端粒是染色體末端重複序列的DNA結構，其長度能夠通過端粒酶來增加，隨著細胞每次DNA的複製及分裂染色體末端的端粒都會減少，隨著端粒長度的減少，染色體自身就越來越會受到損傷的影響，最終就會引發細胞死亡。

【2】Sleep：年邁失眠老人端粒長度縮短速度加快

原文閱讀：Insomnia and Telomere Length in Older Adults

失眠，尤其是晚年的失眠可導致細胞老化速度加快，並提高老年人患慢性疾病和死亡的風險。該研究的目的是探討失眠對端粒長度的影響，進一步衡量細胞老化，以探究失眠是否導致細胞老化的速度超過老人的實際年齡。

此研究一共126名平均年齡為60-88歲的老人參與。研究人員使用第四版失眠症診斷手冊評估參與者是否失眠，其中有45名老人失眠，81位老人組成對照組。同時研究人員通過qPCR方法檢測外周血單核細胞(PBMC)中的端粒長度。

研究人員使用協方差分析模型調整BMI、性別、年齡(60-69歲與70-88歲)等因素的相互影響並預測PBMC端粒長度(P=0.04)。研究人員發現，年紀較大的老人(70-88歲)中，失眠的老人PBMC端粒長度較不失眠老人明顯縮短[M(SD)=0.59(0.2)：(SD)=0.78(0.4)，P=0.04]。在60-69歲範圍的老人中，失眠與不失眠老人的PBMC端粒長度並無顯著區別，P = 0.44。

【3】EMBO：新研究發現p53可保護端粒促進DNA修復

DOI 10.15252/embj.201490880

談到與癌症有關的基因，沒有哪個基因能比p53更為大家所熟知。p53作為一個腫瘤抑制因子是細胞內一個重要的守衛，有研究證實超過一半的人類癌症都存在p53基因突變，這表明對於許多癌細胞來說，想要生長和傳播就必須要抑制p53的作用。

最近來自Wistar研究所的科學家們發現p53能夠抑制端粒部位積累的DNA損傷，這是首次證明p53具有該功能。相關研究結果發表在國際學術期刊EMBO Journal上。

p53能夠調節基因組的完整性，當DNA發生損傷，p53能夠幫助激活相關基因的轉錄，調節細胞循環甚至誘導細胞凋亡。之前研究證明p53能夠結合到基因組的許多位置，其中包括一些與上述功能無關的一些位點，而p53自身也有很多不同的結合位點。由於p53和端粒都有保護基因組的功能，因此Wistar研究所的研究人員想要進一步探究這兩者之間是否存在一些新的關聯。

【4】JAMA Neurol：端粒縮短和阿爾茲海默氏症發病風險之間存在因果關聯

doi：10.1001/jamaneurol.2015.1513

一項發表在國際雜誌JAMA Neurol上的研究論文中，來自瑞典卡羅琳學院的科學家們通過研究發現，染色體端粒的縮短或和引發阿爾茲海默氏症激活機制之間存在統計學上的關係，然而這種效應較小，而且並不能利用端粒的長度來評估個體患阿爾茲海默氏症的水平。

我們機體中的每一個細胞都包含有整個基因組，基因組以形成46條染色體的形式包裹於細胞核中，當細胞分裂時染色體端的端粒就會縮短直至達到一種危險的水平，當達到危險水平時候細胞就會死亡，當然這個危險的閾值取決於個體，部分是因為每個個體端粒的起始長度不一樣，而且對於某些個體，相比其它人而言，他們的端粒縮短的程度較嚴重，此前研究將端粒長度作為預測機體生物老化的一個標誌物。

這項研究中，研究人員首次揭示了端粒長度和個體患阿爾茲海默氏症之間存在一種因果關係，研究者Sara H？gg說道，本文中我們首次發現了這種因果關係，而且端粒參與了引發阿爾茲海默氏症發病的實際激活機制。

【5】Nature：靶向端粒增強化療藥物敏感性

doi：10.1038/nature14513

近日，來自美國salk 研究所的研究人員在著名國際學術期刊nature發表了一篇文章，他們發現位於染色體末端的端粒可能在細胞自我摧毀，防止腫瘤發生方面發揮著比之前預期的更為重要的作用，根據端粒的這一功能可以開發新的腫瘤治療策略。

隨著每次細胞有絲分裂過程的進行，染色體末端的端粒結構逐漸縮短，最終，在經過許多次細胞分裂之後，端粒縮短到一定程度啟動停止細胞分裂的信號，這一正常的生物學過程可作為預防癌症發生的重要保護措施，當細胞內這一信號途徑發生改變，細胞會越過這一階段執行自我摧毀，這一過程也叫crisis。但許多類型的癌細胞都可以通過保護端粒結構阻止crisis過程的發生，使細胞得以繼續增殖。

【6】The FASEB Journal：逆轉生命時鐘，延長細胞端粒

DOI： 10.1096/fj.14-259531

美國斯坦福大學醫學院的科學家們最近聲稱他們將編碼TERT的mRNA改造後送入人體細胞內後，發現端粒得到了快速而有效延長。

端粒位於染色體的末端，充當基因組的保護帽。它一直被認為與衰老和疾病有相當的關係。正常年輕人的端粒包含8000-10000個核苷酸。每一次的細胞分裂，端粒都會隨著DNA複製而縮短。當端粒的長度到達一個臨界值，細胞就會停止分裂或者死亡。這也是用細胞作為實驗材料的局限性之一：細胞傳代一定次數之後就不能再使用。

而研究人員如何在體細胞內延長端粒？他們使用了一種改造mRNA，這個mRNA攜帶了TERT的編碼序列，使得TERT能在細胞內表達。TERT編碼的成分是端粒酶的一個亞單位。端粒酶是一種只存在於幹細胞，生殖細胞和造血細胞的酶，在體細胞內表達量相當低。端粒酶在保持端粒穩定、基因組完整、細胞長期的活性和潛在的繼續增殖能力等方面有重要作用。實驗發現，將TERT導入表皮細胞後，這些表皮細胞的端粒延長1000個核苷酸單位，比未經處理的細胞多分裂40次以上。這極大地增加了在藥物測試或者疾病建模時的細胞可用性。

【7】耐力鍛煉可調節端粒轉錄

doi：10.1126/sciadv.1600031

一個研究小組成員在比利時發現，耐力運動在端粒轉錄的調控中可能發揮著重要作用。相關論文發表在《Science Advances》雜誌上，研究人員對志願者的鍛煉情況進行了分析，他們發現的結果可能對人們有重要意義。

大多數人都知道健康飲食和有規律的鍛煉可以間接地使人們能更健康的生活，但直到現在也沒有任何證據表明，這樣做可直接影響人的衰老和壽命。在這個新的研究工作中，研究人員稱他們發現耐力運動釋放的化學物質會產生一類分子，這類分子會促進端粒長得更長，從而就會延緩衰老。

端粒是染色體重複RNA序列(TERRA)兩端的「帽子」。先前的研究表明，端粒長度是長壽的一個指標，或者更具體地說端粒跟衰老相關。有較長端粒的人壽命一般比平均水平要長，而端粒短的人壽命比較短。

【8】SABCS：闡明乳腺癌患者機體脂肪、體重降低及端粒長度之間的密切關聯

新聞閱讀：Study links body fat， weight loss， and chromosome length in breast cancer patients

有研究證據表明，健康的飲食和鍛煉對於預防及管理癌症發病非常重要，但目前具體的機制研究人員並不清楚，近日，在舉辦的2015年聖安東尼奧乳癌研討會(San Antonio Breast Cancer Symposium)上，來自耶魯大學癌症研究中心的研究人員就發現染色體端粒個人類癌症的發病存在很多密切的聯繫。

研究人員招募了多個乳腺癌倖存者來進行減肥試驗，利用了此前已經發表的耶魯減肥干預研究計劃（LEAN）來檢測患者機體因生活方式改變而引發的機體脂肪和體重降低和端粒長度的關聯；端粒會隨著細胞分裂而不斷縮短，而且其還和機體老化及乳腺癌死亡率直接相關。

在研究乳腺癌倖存者機體體重降低和端粒長度的關聯中，研究人員發現，在通過飲食和鍛煉減肥的乳腺癌倖存者中，其機體的端粒縮短會減緩，甚至在某些患者中，端粒的縮短還會逆轉。研究者Sanft表示，我們的研究結果表明，較高體脂水平和端粒長度縮短直接相關，而且體重降低反而和端粒長度增加直接相關，這就表明，端粒長度或許是一種特殊機制，來幫助介導肥胖、乳腺癌風險及死亡率之間的關聯。

【9】Cell：早期端粒酶失活將加速衰老

doi：10.1016/j.cell.2015.02.002

近日，來自美國的華裔科學家在著名國際期刊cell發表了他們的最新研究成果。他們通過實驗發現，酵母端粒酶早期失活會導致細胞出現短暫的DNA損傷應答，這一過程會加速酵母母細胞衰老，並且ETI導致的加速衰老過程發生在端粒縮短誘導的細胞衰老之前。

研究人員指出，端粒酶對於長期維持和保護端粒具有重要作用。他們利用單個出芽酵母母細胞進行分析，發現在端粒酶失活早期（ETI），酵母母細胞出現短暫的DNA損傷應答，並隨機改變細胞周期的動態變化，加速母細胞衰老。ETI母細胞的加速衰老並不能通過ROS增加，sir蛋白變化或者端粒的去保護來解釋，ETI表型出現在晚期端粒失活（LTI）導致的群體衰老之前，並且ETI導致的衰老在形態學上與LTI衰老不同，在基因上也與端粒長度具有非偶聯現象，同時，增加細胞內的dNTP能夠改變衰老表型的出現。研究人員利用基因和單細胞分析表明，在母細胞端粒縮短之前，端粒酶對於持續應答短暫的DNA複製應激具有非常重要的作用，端粒酶缺失會加速細胞的衰老過程。

【10】Nat Commun：發現TERRA是維持端粒結構所必需的

doi：10.1038/ncomms12534

儘管端粒具有特別緊湊和難以接近的結構，但是它們像DNA剩餘部分一樣發生轉錄。由端粒轉錄產生的長鏈非編碼RNA被稱作TERRA，而且它們的功能是保持這些保護性結構所必不可少的。這是來自西班牙國家癌症研究中心（Spanish National Cancer Research Centre， CNIO）的Maria A. Blasco團隊在一項新的研究中得出的結論。他們也確定了人基因組上產生這些分子的位置。相關研究結果於2016年8月17日在線發表在Nature Communications期刊上，論文標題為「Telomeric RNAs are essential to maintain telomeres」。

這一發現與Blasco團隊兩年前的觀察結果相一致。在那時候，他們研究了小鼠細胞，並且觀察到保護它們的20條染色體的TERRA主要起源自18號染色體對，而且在較小程度上起源自9號染色體。

在這項新的研究中，Blasco團隊證實在人體內，這些RNA獨自地起源自一個位點上。他們儘可能地分析了之前提出的18種RNA，但是只有起源自20號染色體長臂（20q）和X染色體短臂（Xp）上的那些RNA表現出TERRA特徵。（生物谷Bioon.com）

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