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在垃圾DNA中發(fā)現(xiàn)可能會(huì)降低患癌癥的可能性

2021-08-09 13:20:08 來源：中國科學(xué)報(bào)

人體本質(zhì)上是由數(shù)萬億個(gè)活細(xì)胞組成的。因此，當(dāng)細(xì)胞最終停止復(fù)制和分裂時(shí)，人體會(huì)隨著細(xì)胞的衰老而衰老。科學(xué)家早就知道基因會(huì)影響細(xì)胞衰老和人類壽命，但其具體作用機(jī)制仍不清楚。美國研究人員與合作者的一項(xiàng)新研究讓科學(xué)家離解開衰老之謎又近了一步。

在近日發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》的一項(xiàng)研究中，華盛頓州立大學(xué)藥學(xué)院教授朱繼月（音譯）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為VNTR2-1的DNA區(qū)域，該區(qū)域似乎驅(qū)動(dòng)端粒酶基因的活性，該基因已被證明可以防止某些類型的細(xì)胞衰老。

端粒酶基因控制著端粒酶的活動(dòng)，端粒酶幫助產(chǎn)生端粒，端粒是位于每條DNA鏈末端的“帽子”，可保護(hù)人體細(xì)胞內(nèi)的染色體。在正常細(xì)胞中，每次細(xì)胞分裂前復(fù)制DNA時(shí)，端粒的長(zhǎng)度就會(huì)縮短一點(diǎn)。當(dāng)端粒變得太短時(shí)，細(xì)胞就不能再繁殖，進(jìn)而衰老和死亡。

然而，在某些細(xì)胞類型中——包括生殖細(xì)胞和癌細(xì)胞，端粒酶基因的活動(dòng)確保了DNA被復(fù)制時(shí)端粒被重置為相同的長(zhǎng)度。作者表示，從本質(zhì)上說，這就是在后代中重新啟動(dòng)衰老時(shí)鐘的原因，也是癌細(xì)胞可以繼續(xù)繁殖并形成腫瘤的原因。

了解端粒酶基因是如何調(diào)控和激活的，以及為什么它只在某些類型的細(xì)胞中活躍，或?qū)⒊蔀榱私馊祟惾绾嗡ダ弦约叭绾巫柚拱┌Y擴(kuò)散的關(guān)鍵。為此，朱繼月在過去20年的科學(xué)生涯中專注于研究這種基因。

朱繼月表示，他所在的團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，VNTR2-1有助于驅(qū)動(dòng)端粒酶基因的活動(dòng)。鑒于它所代表的DNA序列類型，這一發(fā)現(xiàn)特別值得注意。

“幾乎50%的人類基因組是由不編碼蛋白質(zhì)的重復(fù)DNA組成的。”他說，“這些DNA序列往往被認(rèn)為是‘垃圾DNA’或人類基因組中的暗物質(zhì)，很難研究。我們的研究表明，其中一個(gè)單元實(shí)際上具有增強(qiáng)端粒酶基因活性的功能。”

他們基于一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，刪除癌細(xì)胞的DNA序列（無論是人類還是小鼠）會(huì)導(dǎo)致端粒縮短，細(xì)胞衰老，腫瘤停止生長(zhǎng)。隨后，他們進(jìn)行了一項(xiàng)研究，觀察了高加索人和非裔美國百歲老人以及佐治亞州百歲老人研究中對(duì)照組參與者的DNA樣本序列的長(zhǎng)度。該研究在1988年至2008年期間跟蹤調(diào)查了一組100歲或以上的參試者。研究人員發(fā)現(xiàn)，其序列長(zhǎng)度短至53個(gè)DNA重復(fù)或復(fù)制，長(zhǎng)至160個(gè)重復(fù)。

“它的差異很大。實(shí)際上我們的研究表明，端粒酶基因在序列較長(zhǎng)的人體內(nèi)更活躍。”朱繼月說。

由于只在非裔美國參與者中發(fā)現(xiàn)非常短的序列，他們更仔細(xì)地觀察了這一組，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組參與者相比，具有較短VNTR2-1序列的百歲老人相對(duì)較少。然而，朱繼月表示，值得注意的是，序列較短并不一定意味著壽命較短，因?yàn)檫@意味著端粒酶基因的活性較低，端粒長(zhǎng)度較短，這可能會(huì)降低患癌癥的可能性。

“我們的發(fā)現(xiàn)說明，VNTR2-1序列有助于衰老和癌癥的遺傳多樣性。”他說，“我們知道致癌基因（或癌癥基因）和腫瘤抑制基因并不能解釋人們患癌的所有原因。我們的研究表明，這種情況比致癌基因的突變要復(fù)雜得多，這說明我們應(yīng)該擴(kuò)大研究，更仔細(xì)地研究這種所謂的‘垃圾DNA’。”

朱繼月指出，由于非裔美國人已經(jīng)在美國生活了好幾代，他們中的許多人都有白人祖先，可能從白人那里繼承了一些相關(guān)基因序列。下一步，他和團(tuán)隊(duì)希望能在非洲人群中研究這種序列。

標(biāo)簽：垃圾DNA 細(xì)胞衰老人類壽命衰老之謎