
您体内的每个单元都有自己的世界末日时钟,可以降低其可以安全分裂的次数。该时钟在每个染色体的末端(称为端粒)上采用盖的形式。就像鞋带尖端上的塑料aglet一样,端粒可以防止染色体磨损。但是,每次细胞分裂时它们都会变短。
当端粒缩小到某个点时,该单元可以采用两种方式之一。应该死。但是在癌症的情况下,细胞保持生命。如果科学家可以制造药物来控制端粒,他们可能可以治疗衰老和癌症的疾病。
端粒大量
自1930年代以来,研究人员就知道端粒帽染色体,但直到1970年代,他们才弄清楚这些帽子是由什么制成的。首先描述端粒构图的科学家,由加州大学旧金山分校的伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)领导,需要一大批端粒来源。他们在一个称为池塘的有机体中找到了它四膜虫。这个小动物仅由一个单元组成,它被覆盖小预测称为纤毛这使其在显微镜下具有模糊外观。但是对于端粒研究人员来说,这是细胞内部的内容:大约有20,000个染色体,每个染色体的末端都有端粒。相反,人类细胞仅具有46个染色体。
布莱克本(Blackburn),巴尔的摩约翰·霍普金斯大学的卡罗尔·格雷德诺贝尔奖2009年的生理学或医学博士学位,用于国立卫生研究院关于端粒研究的研究。
首先,他们发现端粒是在染色体尖端上一遍又一遍地重复相同的DNA构建块。在人们中,端粒由缩写的序列组成,因为Ttaggg重复了大约2,000次。
研究人员还发现细胞如何产生更多的端粒。例如,这在不断增长的胎儿中很重要,例如,细胞正在迅速分裂。一种称为端粒酶的酶将更多的Ttaggg序列添加到染色体的末端,从而帮助端粒保持其长度。相比之下,大多数成年体细胞保持端粒酶受到严格控制,并且不是很活跃。
端粒酶故障
当细胞分为两个子细胞时,它必须复制其DNA。但是DNA复制机械无法达到染色体的末端,因此每次尖端的25至200个字母都会丢失。在染色体的末端有端粒意味着没有切断重要的基因。端粒还可以防止染色体粘在一起。
如果端粒和端粒酶无法正确完成工作,则可以发展出疾病。例如,在Werner综合征中,人们在20多岁时开始衰老。另一位由NIH资助的科学家的Salk Institute的Jan Karlseder发现,患有Werner综合征的人有时会缺少端粒或一个染色体的一部分,或者粘在另一个染色体上。当Karlseder为Werner综合征患者的细胞提供了额外的端粒酶时,与没有额外端粒酶的细胞相比,他们的DNA损伤较少。
另一种人类疾病是隆古尼塔(Congenita)的肿瘤病,当人们无法将端粒保持在骨髓中并死于骨髓衰竭时。格雷德(Greider)通过研究端粒酶破裂的小鼠来继续她的诺贝尔奖获奖工作,这模仿了这种疾病。
端粒酶太多也是一件坏事。大多数癌症会产生大量端粒酶 - 高达正常量的10至20倍。细胞不会停止分裂,因此它们会形成肿瘤。
科学家想关闭肿瘤中的端粒酶,但首先需要弄清楚端粒酶的工作原理。一位研究人员追求答案,加利福尼亚大学洛杉矶分校的Juli Feigon正在努力描述端粒酶的三维结构,以帮助科学家了解其功能。一旦Feigon降低了形状,科学家可能能够开发出可以使作品粘住并防止细胞癌变的药物。
了解更多:
- 端粒酶研究人员获得2009年诺贝尔生理或医学奖https://www.nigms.nih.gov/news/results/nobel20091005.htm
- 有关Jan Karlseder研究的新闻稿https://salk.edu/news/pressrelease_details.php?press_id=482
- 有关朱利·费贡(Juli Feigon)研究的新闻稿https://newsroom.ucla.edu/portal/ucla/new-3-d-structural-model-model-of-telomerase-telomerase-177826.aspx
- 最后一章:细胞衰老和死亡在牢房内https://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/chapter5.html