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科技前沿：諾獎獲得者將端粒酶附著過程可視化
閱讀：1585 發布時間：2016-8-18Cell上諾貝爾獲獎者在新近在線發表的文章中運用CRISPR基因組編輯和單分子成像技術將端粒酶附在染色體末端的過程可視化，證實了端粒酶在活的人體細胞核里的轉運途徑。對該動態過程的進一步了解有助于靶向端粒酶作為治療癌癥的策略。 |
端粒酶是作用于人類染色體末端的功能強大的酶，可以保持我們的健康，但它也可以促進癌癥的生長。現在美國科羅拉多大學的研究人員使用單分子成像，將這種酶附著在染色體末端的過程可視化。
端粒酶的附著是個不穩定的動態過程
在積極分裂的細胞中，包括90%的癌細胞中，端粒酶通過在染色體末端添加重復的DNA序列來維持基因組的完整性。在細胞周期的S期端粒酶會被召集到端粒，但是對這個過程的分子機制僅有部分的了解。新的認識可以幫助研究人員開發治療癌癥和其他疾病的新方法。
單分子成像過程
1989年諾貝爾化學獎的得主Thomas Cech等人在Cell上新近在線發表的文章中，運用CRISPR基因組編輯和單分子成像技術，證實了端粒酶在活的人體細胞核里的轉運途徑。研究表明端粒酶運用三維擴散的方法來尋找端粒，在染色體的末端只持續幾分鐘時間做它的工作。研究小組驚訝地發現：端粒酶為了成功地連接到染色體末端，在每個S期探測每個端粒數千次，但很少形成穩定的關聯。
無論是短暫的還是穩定的相關事件，取決于端粒酶蛋白TERT和端粒蛋白TPP1的直接作用。結果表明，端粒酶被召集到端粒是由快速擴散的端粒酶和染色體末端直接的動態相互作用所驅動的。研究人員認為在癌細胞中抑制端粒酶附著到端粒上是治療疾病的一種策略。
對該過程的了解有助于癌癥研究
端粒酶是使細胞保持年輕的酶。從干細胞到細胞，端粒酶有助于細胞的生存和繁衍。太少的端粒酶會產生骨髓、肺和皮膚的疾病。太多的端粒酶導致細胞過度增殖，并可能成為“不朽”的細胞。這些不朽的細胞不斷分裂和補充，會產生腫瘤。科學家們估計，端粒酶活性在人類癌癥中的貢獻者高達百分之90。
端粒因為它們在癌癥中的作用，從1970年來就被廣泛研究。它們位于我們染色體的末端，由重復的DNA序列構成的，就像蝴蝶結上的絲帶尾巴一樣。這種額外的材料保護染色體的末端，防止惡化或與相鄰的染色體末端融合。
端粒在細胞分裂過程中被消耗，隨著時間的推移會變得更短，只能為它們所保護的染色體提供更少的覆蓋。而端粒酶可以把DNA復制的缺陷填補起來，在整個生命周期修復延長端粒，可以讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗。
Thomas Cech
文章的通訊作者Thomas Cech說：“這個發現改變了我們看待端粒酶如何被召集起作用的觀點。在活細胞中觀察到它如何發生是令人興奮的。單分子成像分離了這個過程，讓我們能夠研究它的動態。”
研究團隊還包括博士后Jens Schmidt和科研人員Arthur Zaug。CRISPR技術允許團隊將熒光蛋白標記在人類癌細胞中端粒酶和端粒，單分子成像這樣強大的顯微技術讓端粒酶搜索過程可見。
Schmidt說：“我們的目標是靶向端粒酶，作為治療癌癥的方法。你可以廣泛地抑制端粒酶，但是挑戰是從參與健康細胞普遍過程的端粒酶中分離出癌細胞中的端粒酶。這個研究使我們更接近了解這些過程。”
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