《细胞》:端粒酶的庐山真面目

【字体: 时间:2008年03月24日 来源:生物通

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  端粒酶是一个由多个蛋白组成的巨大复合体,负责维持细胞中染色体的完整性。由于端粒酶的数量极少,因此很难搞清楚端粒酶的具体组分。最近,美国的研究人员在研究端粒酶方面取得了重要的突破:他们鉴定出端粒酶的两个蛋白组分。他们将端粒酶复合体分解成小片段的蛋白质,测序后与基因数据库比较,再由基因来推断蛋白质。该研究结果对基础研究和治疗癌症等都有重大的意义。

  生物通报道:端粒酶是一个多蛋白组成的聚合物,它在医学领域有特别重要的作用,包括癌症、老化和保持干细胞健康正常等等都有意义。科学家和制药公司对研究端粒酶有极大的兴趣,但没有人真正知道端粒酶的真面目。研究人员尝试找出端粒酶复合物的组成蛋白,但这一努力遭到了挫折。这个酶是一个庞然大物,可以维持胚胎细胞、成体细胞和癌细胞的遗传物质。

斯坦福大学医学院的研究人员发现两个新的端粒酶复合物蛋白组分。这是1999年以来,在研究端粒酶组分方面的第一个重要突破。这两个新发现的蛋白,将会是癌症治疗的一个新药物靶标。该研究的负责人Steven Artandi说,发现端粒酶10年之后,我们才能找出这个酶的新组分,这实在是令人惊讶。研究结果发表在3月21日的《细胞》杂志上。

端粒酶最广为人知的一个功能是维持细胞遗传物质染色体的完整。一个人的每次细胞分裂,都要复制46条染色体,然后分配到2个子代细胞中。染色体每一次复制,都会剪去一点点端粒(染色体的保护末端)。这些不断缩短的染色体是细胞衰老的一个原因。随着细胞的不断复制,当端粒酶减少到一定长度后,就会最终触发停止复制,或者导致细胞凋亡。

癌细胞能够突破寿命的限制,是因为它们可以生成端粒酶,对缩短的染色体末端进行修复。由于端粒酶没有缩短,因此这些癌细胞就可以无限地分裂。端粒酶胎儿细胞中是正常活跃的,出生之后几乎在所有的细胞中都关闭了,除了干细胞和某些免疫细胞。

自1994年在癌细胞中发现端粒酶之后,人们就想到,如果有药物分子能够阻断端粒酶,那么癌细胞中的染色体就会越来越短,癌细胞就像正常细胞一样凋亡。但是由于不知道组成端粒酶的蛋白组分到底是什么,人们无法设计出阻断它的药物。

在该研究中,Artandi和第一作者Andrew Veneicher发现了端粒酶的两个蛋白组分。他们证实了,阻断这两个蛋白组分之一,就会让端粒慢慢地缩短。虽然现在的研究仅仅体外细胞中进行的,但该结果表明阻断该蛋白可能是治疗癌症的一个有用工具。

Artandi说,研究端粒酶的一个主要问题是,只能获得极少数量的端粒酶蛋白。在实验室培养一大桶癌细胞也只能获得极少量的蛋白质。直至最近,都没有足够灵敏的技术来分析如此少量的蛋白质。随着研究技术的进步,研究人员终于可以利用新技术来克服样品量少的问题。他们将庞大的端粒酶复合体分切成小蛋白片段,然后再送到灵敏的检测仪器上上测序,再将得到的蛋白序列与基因数据库对比,最后就可以将这些小片段与特定基因的序列对应起来。

有了基因在手,研究人员就可以找出该蛋白合成的基因。他们也用遗传的方法阻断了其中一个蛋白,使之无法再端粒酶中起作用。 Artandi表示,下一步工作是鉴定大量组成端粒酶复合物的其它蛋白。(生物通,揭鹰)
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