Nature：揭示多能性干细胞不依赖于TRF2的染色体末端保护机制
来源：本站原创 2020-11-29 18:03
2020年11月29日讯/生物谷BIOON/---端粒是位于染色体末端的特殊结构，它保护我们的DNA，确保细胞健康分裂。在一项新的研究中，来自英国弗朗西斯-克里克研究所和澳大利亚悉尼大学的研究人员发现干细胞中的端粒保护机制是极其独特的。相关研究结果于2020年11月25日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“TRF2-independent chromo
2020年11月29日讯/生物谷BIOON/---端粒是位于染色体末端的特殊结构，它保护我们的DNA，确保细胞健康分裂。在一项新的研究中，来自英国弗朗西斯-克里克研究所和澳大利亚悉尼大学的研究人员发现干细胞中的端粒保护机制是极其独特的。相关研究结果于2020年11月25日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“TRF2-independent chromosome end protection during pluripotency”。
在过去的20年里，科学家们一直在努力了解端粒如何保护染色体末端不被错误地修复和连接在一起，毕竟这对我们理解癌症和衰老有着重要的意义。
在健康的细胞中，这种保护是非常有效的，但随着年龄的增长，我们的端粒会逐渐变短，最终变得如此之短，以至于它们失去了一些保护功能。在健康的细胞中，这导致了我们的健康和体质随着年龄的增长而逐渐下降。相反，端粒的缩短对肿瘤的发展构成了一道保护性的障碍，癌细胞要想无限期地分裂，就必须解决这个问题。
在成年身体中，除了干细胞和配子外的所有细胞都是体细胞。在体细胞中，我们知道一种称为TRF2的蛋白有助于保护端粒。它结合并稳定一种掩盖染色体末端的环状结构：t环（t-loop）。当TRF2蛋白被移除时，这些t环就不会形成，染色体末端就会融合在一起，从而杀死细胞。
然而，在这项新的研究中，这些研究人员发现，当小鼠胚胎干细胞中的TRF2蛋白被去除后，t环继续形成，染色体末端仍然受到保护，这些干细胞基本不受影响。
当胚胎干细胞分化为体细胞时，这种独特的染色体末端保护机制就会消失，t环和染色体末端保护都会依赖于TRF2。这表明体细胞和干细胞保护染色体末端的方式存在本质上的不同。
论文第一作者、弗朗西斯-克里克研究所DNA双链断裂修复代谢实验室博士生Philip Ruis说，“如今我们知道干细胞中t环的形成不需要TRF2，我们推断一定有其他因素做同样的工作或不同的机制来稳定这些干细胞中的t环，我们想知道它是什么。出于某种原因，干细胞进化出了这种独特的保护其染色体末端的机制，这种机制与体细胞中的不同。我们不知道为什么它们有这种机制，但这很有趣。它开启了许多问题，将使我们在未来的许多年里忙个不停。”
这些研究人员还帮助澄清了多年来关于t环本身是否在保护染色体末端方面发挥作用的不确定性。他们发现，具有t环但没有TRF2的干细胞的端粒仍然受到保护，这表明t环结构本身具有保护作用。
论文共同通讯作者、弗朗西斯-克里克研究所DNA双链断裂修复代谢实验室团队领导Simon Boulton说，“我们的研究并没有完全违背多年来的端粒研究，而是以一种非常独特的方式对它进行了完善。基本上，我们证实了干细胞保护它们的染色体末端的方式与我们之前所认为的不同，但这仍然需要t环。更好地了解端粒是如何发挥作用的，以及它们如何保护染色体的末端，可以对导致过早衰老和癌症的潜在过程提供至关重要的新见解。”
这些研究人员将继续开展这项研究，旨在详细了解体细胞和胚胎细胞的端粒保护机制。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Phil Ruis et al. TRF2-independent chromosome end protection during pluripotency. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2960-y.
2.Researchers uncover the unique way stem cells protect their chromosome ends
https://phys.org/news/2020-11-uncover-unique-stem-cells-chromosome.html
敲除TRF2的胚胎成纤维细胞中的染色体融合，图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2960-y。
在健康的细胞中，这种保护是非常有效的，但随着年龄的增长，我们的端粒会逐渐变短，最终变得如此之短，以至于它们失去了一些保护功能。在健康的细胞中，这导致了我们的健康和体质随着年龄的增长而逐渐下降。相反，端粒的缩短对肿瘤的发展构成了一道保护性的障碍，癌细胞要想无限期地分裂，就必须解决这个问题。
在成年身体中，除了干细胞和配子外的所有细胞都是体细胞。在体细胞中，我们知道一种称为TRF2的蛋白有助于保护端粒。它结合并稳定一种掩盖染色体末端的环状结构：t环（t-loop）。当TRF2蛋白被移除时，这些t环就不会形成，染色体末端就会融合在一起，从而杀死细胞。
然而，在这项新的研究中，这些研究人员发现，当小鼠胚胎干细胞中的TRF2蛋白被去除后，t环继续形成，染色体末端仍然受到保护，这些干细胞基本不受影响。
当胚胎干细胞分化为体细胞时，这种独特的染色体末端保护机制就会消失，t环和染色体末端保护都会依赖于TRF2。这表明体细胞和干细胞保护染色体末端的方式存在本质上的不同。
论文第一作者、弗朗西斯-克里克研究所DNA双链断裂修复代谢实验室博士生Philip Ruis说，“如今我们知道干细胞中t环的形成不需要TRF2，我们推断一定有其他因素做同样的工作或不同的机制来稳定这些干细胞中的t环，我们想知道它是什么。出于某种原因，干细胞进化出了这种独特的保护其染色体末端的机制，这种机制与体细胞中的不同。我们不知道为什么它们有这种机制，但这很有趣。它开启了许多问题，将使我们在未来的许多年里忙个不停。”
这些研究人员还帮助澄清了多年来关于t环本身是否在保护染色体末端方面发挥作用的不确定性。他们发现，具有t环但没有TRF2的干细胞的端粒仍然受到保护，这表明t环结构本身具有保护作用。
论文共同通讯作者、弗朗西斯-克里克研究所DNA双链断裂修复代谢实验室团队领导Simon Boulton说，“我们的研究并没有完全违背多年来的端粒研究，而是以一种非常独特的方式对它进行了完善。基本上，我们证实了干细胞保护它们的染色体末端的方式与我们之前所认为的不同，但这仍然需要t环。更好地了解端粒是如何发挥作用的，以及它们如何保护染色体的末端，可以对导致过早衰老和癌症的潜在过程提供至关重要的新见解。”
这些研究人员将继续开展这项研究，旨在详细了解体细胞和胚胎细胞的端粒保护机制。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Phil Ruis et al. TRF2-independent chromosome end protection during pluripotency. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2960-y.
2.Researchers uncover the unique way stem cells protect their chromosome ends
https://phys.org/news/2020-11-uncover-unique-stem-cells-chromosome.html
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