研究人員的新發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解調(diào)節(jié)細胞在衰老和癌癥中存活的過程。

就像鞋帶的一個發(fā)光體阻止花邊末端的磨損，端粒DNA延伸在染色體末端形成保護帽。但是隨著細胞分裂，端粒變短，保護帽的作用也就越小。一旦端粒太短，細胞就會停止分裂。端?？s短和功能失調(diào)與細胞老化和包括癌癥在內(nèi)的與年齡相關(guān)的疾病有關(guān)。

科學家們已經(jīng)知道，一種名為TERRA的RNA有助于調(diào)節(jié)端粒的長度和功能。TERRA是2007年由EPFL教授Joachim Lingner團隊的博士后Claus Azzalin發(fā)現(xiàn)的，TERRA屬于非編碼RNA分子，它不被翻譯成蛋白質(zhì)，而是作為染色體的結(jié)構(gòu)成分。TERRA在染色體末端積累，表明端粒應(yīng)該被拉長或修復。

然而，目前還不清楚TERRA是如何到達染色體頂端并留在那里的。“端粒只占染色體總DNA的一小部分，所以問題是，這種RNA是如何找到自己的家的？”Lingner說。為了解決這個問題，Joachim Lingner團隊的Marianna Feretzaki和Masaryk大學Lumir Krejci等其他人著手分析TERRA在端粒中聚集的機制，以及參與這個過程的蛋白質(zhì)。終在《Nature》發(fā)表文章。
 

歸家

通過顯微鏡下對TERRA分子進行可視化，研究人員發(fā)現(xiàn)，短的RNA拉伸對將其帶到端粒中至關(guān)重要。進一步的實驗表明，一旦TERRA到達染色體頂端，有幾個蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)它與端粒的關(guān)聯(lián)。在這些蛋白質(zhì)中，一種叫RAD51的蛋白質(zhì)起著特別重要的作用。

RAD51是一種*的酶，參與修復斷裂的DNA分子。該蛋白似乎也有助于TERRA粘附端粒DNA形成所謂的“RNA-DNA雜交分子”。科學家認為這種反應(yīng)導致了主要發(fā)生在DNA修復過程中的三鏈核酸結(jié)構(gòu)的形成。這項新研究表明，當TERRA與端粒結(jié)合時，它也可能發(fā)生在染色體末端。“這是一種范式轉(zhuǎn)變，”Lingner說。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，短端粒比長端粒更有效地招募TERRA。盡管這一現(xiàn)象背后的機制尚不清楚，研究人員假設(shè)，端粒過短，要么是由于DNA損傷，要么是由于細胞分裂太多，它們會招募TERRA分子。這種招募是通過RAD51介導的，它也促進端粒的伸長和修復。“TERRA和RAD51有助于防止端粒意外丟失或縮短，”Lingner說。“這是一個重要發(fā)現(xiàn)。”

Lingner說，鑒于端粒在健康和疾病中的作用，我們必須了解新發(fā)現(xiàn)的機制是如何在非常復雜的細胞環(huán)境中調(diào)節(jié)的，這一機制是從活細胞中觀察到的，并在試管中復制而來的。“我們提出了一個模型，它得到了我們所擁有的數(shù)據(jù)的支持，但通常在科學中，結(jié)果證明模型經(jīng)過修正后會有更多的驚喜。”

接下來，他的團隊計劃解決其他關(guān)鍵問題，包括RAD51是否介導其他非編碼RNA與染色體的關(guān)聯(lián)。研究人員還旨在更好地描述介導TERRA與染色體關(guān)聯(lián)的機制，并計算出這種關(guān)聯(lián)所能起的作用。“還有很多問題仍然是開放的，”Lingner說。