洞察端粒如何保护细胞免于过早衰老的新见解

分子生物学研究所(IMB)和约翰内斯古腾堡大学美因茨(JGU)的研究人员进一步揭示了端粒的秘密，端粒是保护染色体末端的帽子。他们发现称为TERRA的RNA分子有助于确保非常短(或断裂)的端粒再次固定。这项工作最近发表在Cell杂志上，为调节细胞衰老和衰老和癌症存活的细胞过程提供了新的见解。

端粒保护我们染色体的末端，就像鞋带末端的塑料帽一样，可防止花边散开。在细胞的一生中，随着每次细胞分裂，端粒逐渐变短，因此保护帽变得越来越不有效。如果它们太短，它就是细胞的信号，它的遗传物质受到损害，细胞停止分裂。端粒缩短和细胞分裂减少被认为是衰老的标志，可能有助于衰老过程。然而，端粒缩短也是一种抵抗癌症的防御机制，因为高度增殖的细胞只能在它们的端粒不缩短时分裂。因此，端粒缩短是一把双刃剑，必须仔细调节以在衰老和预防癌症之间取得平衡。

“在细胞生命中，你必须在癌症预防和衰老之间找到某种平衡。端粒是两者之间的关系，因此了解它们的维护方式非常重要”，JGU教授Brian Luke说。发展生物学和神经生物学研究所和IMB兼职主任。

卢克和他的实验室有兴趣了解细胞是如何识别这些已经失去帽子的缩短和受损的端粒。此外，他们想确定哪些因素对促进短端粒的修复很重要。这些信息有助于理解为什么细胞会衰老或继续生长。

在他最近发表在着名期刊Cell上的论文中，卢克和他的团队已经表明，理解这个问题的关键之一是TERRA。TERRA是一种RNA物种，通过直接与DNA结合并向细胞发出信号表明这些端粒应该被修复，使细胞继续分裂，从而特异性地积聚在极短端粒的末端。

“我们已经知道短端粒在确定细胞衰老的发生过程中发挥了关键作用，但我们并不真正了解短端粒的哪些特征很重要。我们在TERRA中发现的是一个错综复杂的调节系统，可以解释端粒的短小程度由细胞识别“，卢克说。

这篇论文实际上是Luke实验室中关于端粒的两个不同研究项目的结果。Diego Bonetti正在研究TERRA在细胞周期中的调节，发现TERRA水平在细胞周期的不同阶段是不同的。与此同时，Arianna Lockhart和Marco Graf正在调查TERRA在短端粒中的积累。当他们发现短的和长的端粒之间的TERRA积累的模式不同时，他们知道他们正在做某事并且为这个项目联合起来。

他们的共同工作使他们意识到TERRA实际上在所有端粒中积累，但在长端粒中，它在蛋白质Rat1和RNase H2的帮助下迅速被移除。这些蛋白质优先结合长端粒并确保去除TERRA，但它们不存在于极短的端粒中，这意味着TERRA保留较长时间。这种机制确保了短端粒的后续修复，这对于细胞存活和保持分裂至关重要。

卢克的工作是在酵母中进行的;然而，端粒和TERRA遍布所有具有线性染色体的生物体。研究人员希望他们的工作也适用于人类。他们的下一步将是研究人体细胞中的这些过程，并询问它们对衰老和癌症的影响。

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