《科学》重大发现：端粒可作为RNA合成模板

　　

生物通报道：端粒是染色体末端的ＤＮＡ重复片断，经常被比做鞋带两端防止磨损的塑料套。研究人员一直认为，这些小颗粒中并不含有基因，它们只是具有保护染色体免受伤害的功能。但是，瑞士研究人员最新的一项研究则发现，端粒的作用不仅如此，它还能作为合成RNA的模板。这项研究的论文发表在10月4日的《科学》杂志网络版上。

 

 此前已经知道，每当染色体进行复制时，末端的DNA总是会发生丢失。为了防止重要遗传信息的遗失，端粒会损耗掉自己的DNA片断。久而久之，，端粒就会变得越来越短。

 

很多研究人员都相信，端粒的长短与细胞的寿命有着重要的联系。而许多癌细胞之所以能够长久生存，就是因为它们能够利用端粒酶来不断的续长端粒，成为永生不死的细胞。此外，端粒还能阻止临近的DNA合成RNA。

 

 在这项最新的研究中，瑞士实验癌症研究所（ISREC）的Joachim Lingner和同事在研究一个与RNA降解有关的蛋白时发现，该蛋白与端粒有关。之后，他们又在端粒附近发现了丛生的RNA，也就是说端粒能够充当RNA的合成模板并产生了许多RNA分子。

 

 法国原子能委员会的分子生物学家Laure Sabatier说，这是一项重大的突破，从来没有人会想过，端粒能够作为合成RNA的DNA模板。Lingner表示，目前尚不清楚该发现是否能够为癌症治疗提供新途径，端粒附近RNA的作用也还不清楚。他们的实验还显示，当端粒附近RNA水平升高，端粒的丢失速度会加快。但这二者之间是否直接相关还有待研究。

 

值得一提的是，在2006年，洛克菲勒大学的研究人员发现，小鼠的端粒结构比人类的端粒结构更复杂，人类端粒中只需一种蛋白完成的工作，在小鼠中需要两个蛋白合作完成。研究结果发表于《Cell》上，该研究显示用于保护染色体末端的蛋白复合体的进化速度比之前认为的更快。

Titia de Lange实验室已经鉴别出许多shelterin的成分，并对这些成分在保护染色体末端不受DNA断裂影响时的相互作用进行了研究。

实验室先前的工作已经证实一种名为TRF2(TTAGGG repeat binding factor-2)的蛋白，其以二聚体形式通过Myb结构域与端粒重复序列TTAGGG结合，并与TRF1、TIN2、Rap1、TINT1及POT1蛋白组成Shelterin蛋白复合物，协同在端粒动态平衡维持过程中起关键作用，进而影响整个基因组的稳定性。TRF2缺失时，端粒活化一种DNA损伤信号，然后迅速对DNA损伤作出反应。TRF2将POT1蛋白一起固定在端粒上，POT1结合于染色体末端单链端粒DNA上。de Lange实验室一直致力于研究POT1在端粒的保护作用中的功能。

人类只有一个POT1基因，而de Lange和Hockemeyer惊奇的发现在小鼠基因组中存在两个POT1基因。“两个基因都进行表达，并且都存在于端粒结构中。我们将这两种POT1基因分别称为POT1a和POT1b。

接下来的研究发现，POT1a和POT1b在小鼠细胞中发挥不同的功能。缺失POT1a的细胞DNA会遭到严重破坏，端粒结构不变；缺失POT1b的细胞，DNA不受影响，然而端粒结构发生变化。POT1b被敲除的小鼠生长状况良好，敲除POT1a的小鼠显示早期胚胎致死。

同时敲除POT1a/b发现，尽管DNA遭到严重破坏(与TRF2丢失现象相似)，但是染色体末端却没有出现融合现象。因此，de Lange和Hockemeyer认为POT1a/b在保护端粒免受DNA损伤影响中发挥作用，TRF2的功能是维护端粒的修补途径。

但是这个新的发现又将人类端粒生物学研究推入了一个“尴尬”的境地，因为人类端粒中只有一个POT1基因。是否人类的POT1基因具有POT1a/b的共同的功能？第二种POT1基因是怎样影响shelterin复合体其余部分的？de Lange说：“我研究过染色体中上百种基因，发现这些基因在小鼠和人类细胞中都是一一对应的。端粒复合体进化速度非常快，但是没想到的是速度如此之快，以至于在哺乳动物中都能观察到如此大的进化差异。因此现在在使用嗫齿类动物模型时，我们更应该留心，时刻铭记其基因类型和人类毕竟是有差异的。”（生物通雪花）