“这是我们在对端粒酶的机制研究中取得的一个重大研究成果,”论文的**作者、德克萨斯大学细胞生物学教授WoodringWright说道:“我们的*终目标是利用这些研究发现找到抑制端粒酶的新靶标。”
众所周知,在我们的染色体上有一个帽子,它的名字叫端粒(telomere)。它的作用是保持染色体的完整性。DNA每复制一次,端粒就缩短一点。当端粒缩短至一定的长度时,细胞就会停止分裂甚至发生细胞死亡,因而被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”。然而在某些癌细胞中,通过端粒酶不断修复延长受损的端粒,防止端粒因细胞分裂而有所损耗,从而使得细胞获得无限增殖分裂的能力。
尽管自1985年由Blackbun实验室在四膜虫细胞核提取物中首先发现并纯化出端粒酶以来,端粒及端粒酶相关研究作为生命科学和医学领域的研究热点不断取得突破性研究发现。大量研究表明端粒、端粒酶与细胞寿命直接相关,并证实端粒酶的激活和表达程度与肿瘤的发生和转移也有十分密切的关系。然而直到现在科学家们对于端粒酶修复端粒促使癌细胞无限增殖分裂的具体机制仍了解甚少。
在新研究中,研究人员发现在正常癌细胞生长条件下,细胞仅通过单个端粒酶分子作用合成修复端粒,每经历一次细胞分裂单个端粒酶分子就在端粒末端添加60个核苷酸。而当研究人通过抑制端粒酶的方式人为缩短端粒时,他们发现有多个端粒酶分子在端粒末端发挥作用。此外,研究人员还发现细胞内一种称为卡哈尔体(Cajalbodies)的细胞器对端粒酶的组装起重要的作用。
端粒酶主要依靠两种成分来实现其功能,一种名为端粒酶逆转录酶(TERT)的蛋白酶,另一种是作为模板的一小段RNA序列。“端粒酶只要这两样东西就可以起作用,但是实际上如果仅仅将它们简单地放到一起去,它们是不会组装成功能结构的,还需要一些其他的辅助作用。我们在研究中发现端粒酶在这些卡哈尔体中以某种方式完成了组装,”Wright说。
Wright表示他们的*终目标是利用这些研究发现研发出抑制端粒酶的新型**。目前Wright与德克萨斯大学细胞生物学系教授JerryShay以及有名生物技术公司Geron合作开发了一种阻断端粒酶作用的新型化合物,将其命名为Imetelstat(又叫GRN163L)。现在德克萨斯大学西南医学中心的研究人员正针对该化合物开展多种肿瘤**的临床试验检测。在接下来的研究中,德克萨斯大学的科学家们还计划进一步解析将端粒酶引导至端粒处的作用分子,以期开发出更多靶向性抑制端粒酶作用的新型****。
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Processive and Distributive Extension of Human Telomeres byTelomerase under Homeostatic and Nonequilibrium Conditions
Specific information about how telomerase acts in vivo isnecessary for understanding telomere dynamics in human tumor cells.Our results imply that, under homeostatic telomerelength-maintenance conditions, only one molecule of telomerase actsat each telomere during every cell division and processively adds60 nt to each end. In contrast, multiple molecules of telomeraseact at each telomere when telomeres are elongating (nonequilibriumconditions). Telomerase extension is less processive during thefirst few weeks following the reversal of long-term treatment withthe telomerase inhibitor Imetelstat (GRN163L), a time when Cajalbodies fail to deliver telomerase RNA to telomeres. This resultimplies that processing of telomerase by Cajal bodies may affectits processivity. Overexpressed telomerase is also less processivethan the endogenously expressed telomerase. These findings revealtwo major distinct extension modes adopted by telomerase invivo.