端粒是什麼?為什麼端粒越長 (Telomere),壽命會越長?

bee bee ...| 2017-02-28| 檢舉

端粒,簡單解釋就是DNA末端的那一段特殊序列。詳細的解釋,我把2009年諾獎時的文章貼出來,希望有幫助哈。

染色體不僅要指導其他蛋白質的合成,同時,這張藍圖也需要被不斷的拷貝,分配到新的細胞中去。這時,問題就出現了。在合成新的DNA鏈的時候,需要有一個起始物先與原有的DNA模板結合,接下來後續的核苷酸才能接在這個起始物後面,並且按照和相應鹼基配對的原則,形成新的DNA鏈,與模板如同兩條拉鏈一樣結合在一起。而這個起始物(引物)就像拉鎖最先端的那個扣,不過在生物體內這個引導DNA合成的「扣」並不是DNA,而是一小段RNA序列,這段序列會在DNA新鏈合成後被切除。也就是說,與最初的DNA模板相比,新合成的鏈就短了這節由RNA替代的序列。

更要命的是,DNA是有方向性的,DNA聚合酶是個直性子,在模板鏈上只會向一個方向移動(從5'到3'端)複製新鏈,而不能左右兼顧。如果,這段序列出現在DNA模板的中段,從其上游向下進行合成工作的DNA聚合酶會補充這些工作。但是如果這種缺失發生在最先段的話,那DNA聚合酶就無能為力了。這麼看來新複製出的DNA必將越來越短,那最終必然會導致重要基因的失去活性,其中,處境最危險還是位於DNA末端的「端粒」。不過,也正是因為它們大無畏的犧牲精神才換來了,DNA和染色體完整的結構和功能。這種保護功能,最終在傑克•紹斯塔克(Jack Szostak)使用線性質粒和端粒構建人工染色體不會被降解」的工作中,得以證明。

不過,端粒的長度畢竟是有限的,在複製過程中會不斷缺失,最終影響DNA的正常功能。特別是對於一些分裂頻繁的細胞(如血細胞),這種影響更大,那這些細胞是如何避免問題產生的呢?在後來的觀察中發現,這些的細胞的端粒在縮短到一定程度後,會重新恢復長度,那麼又是哪個神奇的「裁縫」在做這項「修補工作」呢?在隨後的工作中,伊莉莎白•布萊克本(Elizabeth Blackburn)和卡蘿爾•格雷德(Carol Greider)不斷改進實驗手段,尋找答案。經過不斷優化條件。1984年的聖誕節,勤奮的卡蘿爾同學打開暗盒曝光X光片,終於清楚地看到了這個作為「裁縫」的酶。這種酶活性不依賴於DNA模板,只對端粒DNA進行延伸,而對隨機序列的DNA底物不延伸;並且該活性不依賴於DNA聚合酶]。由於同源重組對序列沒有特異性的要求並且依賴於DNA聚合酶的活性,至此,她們澄清了這兩種假說,證明了有一種"酶"來延伸端粒DNA。這種酶後來被命名為"端粒酶"(telomerase)。

在端粒和端粒酶的作用被明確之前,關於細胞和機體壽命的問題僅僅停留在假說的層面。而關於端粒的發現,為這個問題給出了一個較為明確的答案。細胞的壽命在很大程度上取決於端粒的長度和端粒酶的活性,當端粒耗盡,細胞就會降解死亡。科學獎已經將其應用於衰老研究之中。更有意思的是,癌細胞之所以會「永生」繁殖,就是憑藉細胞內高活性的端粒酶。對端粒酶的檢測,也成為癌症診斷的重要手段之一。隨著對端粒和端粒酶研究的深入,我們會對生命周期有更清晰的認識,「長生不老」的願望也許真能實現。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat57/node1432841

轉載請註明來源:今天頭條