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深度解读:端粒长度与疾病发生的关联!

来源:本站原创 2017-09-14 22:41

端粒是真核生物染色DNA末端的特殊结构,早在20世纪80年代中期,科学家们就发现了端粒酶,当细胞DNA复制终止时,在端粒酶的帮助下DNA就能够通过端粒依赖模版的复制,补偿由去除引物引起的末端缩短,因此在端粒的保持过程中,端粒酶至关重要;但随着细胞分裂次数的增加,端粒的长度逐渐缩短,当端粒变得不能再短时,细胞就不再分裂而会死亡。

近年来,科学家们通过大量研究发现,端粒的长度或许和很多疾病的发病直接相关。那么端粒的长度到底有多重要呢?本文中,小编对相关研究进行了整理,分享给各位!

【1】端粒长度与心脏衰竭之间的关系

新闻阅读:Team finds that telomere length can have a direct correlation to heart failure in humans

人体的每个细胞中都含有23对染色体,每对染色体都有四个端粒。端粒覆盖在染色体的末端,保护其不被降解或与临近的染色体融合,就像是鞋带末端的塑料头保护其不散开一样。虽然正常的端粒都有一定的长度,但研究者们首次发现心脏衰竭患者的心肌细胞中的端粒出现明显的缩短现象。

这项研究是由来自宾夕法尼亚大学的研究者们做出的,相关结果发表在最近一期的《Journal of the American Heart Association》杂志上,这行研究首次建立了检测人体心脏组织中端粒长度的方法。

"当我们能够成功地检测心脏细胞中的端粒长度,于是就收集了接受心脏移植的患者的心脏组织样本进行研究",该研究的组织者,来自发育生物学系的助理教授Foteini Mourkioti博士说道:"利用来自宾州心脏组织生物库的材料,我们能够拿到患者的相关数据,从而对样本来源的患者的年龄、性别以及心脏功能等背景有所了解"。

【2】BJH:端粒长度检测能更加有效地预测血癌病人生存

DOI:10.1111/bjh.13023

检测癌细胞中端粒长度的技术可能是预测两种血液癌症病人未来结果的关键。这种检测技术再结合目前使用的其他方法或许可以帮助医生为病人选择最合适最有效的治疗选择。

来自卡迪夫大学医学院的研究人员发现测量染色体端粒的长度可以高度准确地预测骨髓瘤和白血病前期骨髓增生异常综合征(MDS)病人的疾病进展,MDS经常会发展为骨髓功能衰竭甚至急性髓系白血病(AML)。

相关研究结果发表在国际学术期刊British Journal of Haematology上。

研究人员共分析了134名骨髓瘤病人,80名MDS病人和95名AML病人的样本,研究端粒长度是否影响这些血液癌症病人的生存。他们从病人癌细胞中提取了染色体,利用之前开发的一种叫做单个端粒长度分析(Single Telomere Length Analysis)的方法对每个样本的端粒长度进行测量。随后将端粒长度与病人的医疗记录进行匹配分析对病人疾病进展和生存情况的影响。

【3】基因突变让端粒失控 促发癌症

DOI:10.1038/ncomms14928

近日,来自威斯达研究所的研究人员揭示了保护端粒(我们染色体末端结构)的部分蛋白复合物的结构,相关研究成果发表在 Nature Communications 上,该研究解释了与这个蛋白复合物相关的一组基因突变如何促进一系列癌症。

端粒是染色体末端的保护性结构,对人体基因组的复制和保护至关重要。端粒功能缺陷会导致癌症中的一系列基因不稳定性,同时端粒会随着细胞衰老而不断缩短。端粒保护机制的关键组分之一就是一个叫做端粒蛋白复合体的多蛋白复合物。端粒蛋白复合体可以通过刺激 DNA 损伤响应机制保护染色体末端,还可以通过端粒酶调节端粒的修复和复制。

这项新研究揭示了端粒蛋白复合体中两个亚单元(POT1 和 TPP1)发生相互作用的原子结构。此前研究已经表明几种基因突变会影响家族性黑素瘤、胶质瘤和慢性淋巴细胞白血病中的 POT1。基于一系列结构、生化及细胞生物学数据,这项研究解释了这些突变导致恶性转化的可能方式。

【4】DNA的端粒长度可以有效预测癌症风险

匹兹堡大学癌症研究所(UPCI)的科学家在美国华盛顿特区的AACR年会上报道,保护染色体末端的DNA端粒长度可以预测癌症的风险并成为未来治疗的潜在靶标。

皮特和新加坡科学家率先研究的研究表明,超过预期的端粒由重复的DNA序列组成,每次细胞分裂时都会缩短---与癌症风险增加相关。

持有阿诺德·帕尔默在UPCI癌症预防委员会主席的建立元博士说:“端粒和癌症显然有着复杂的关系”。我们希望通过了解这种关系,我们可以预测哪些人最有可能开发某些癌症,以便他们能够采取预防措施,或者更频繁地进行筛查,并开发治疗来帮助我们的DNA保持或恢复它的端粒健康长度。

Yuan和他的同事分析了1993年以来参加新加坡中国健康研究的2.8万名中国人的血液样本和健康数据,这些数据符合参与者的健康成果。截至2015年底,共有4060名患者发生了癌症。

【5】AACR:奇葩端粒!太短或者太长都会增加癌症风险

新闻阅读:Extreme short and long telomeres linked to increased cancer risk

根据匹兹堡大学癌症研究所(UPCI)的科学家在华盛顿AACR年会上展示的结果,保护染色体末端的DNA端粒“帽”的长度可以预测癌症风险,可能是一个潜在的治疗靶标。

根据这项由匹兹堡大学和新加坡的科学家合作进行的研究,比预期更长的端粒(由重复的DNA序列组成,会随着细胞分裂变短)与患癌风险增加有关。

“很明显,端粒和癌症有着复杂的联系。”UPCI癌症预防讲席教授Jian-Min Yuan博士说道,他是此次AACR展示的两项研究的领导或者通讯作者,“我们的希望是通过研究这种关系,我们能够预测哪些人群更可能患某些癌症,这样他们也许可以采取预防措施,或者更频繁的进行筛查,以及促进研究人员开发药物帮助我们的DNA端粒保持正常长度或者将端粒恢复至正常长度。”

Yuan及其同事分析了注册参加“新加坡中国人健康研究”(于1993年启动,追踪参与者的健康状况)的28000名中国人的血液样品和健康数据,在2015年末,有4060名参与者患癌症。

【6】JAMA子刊:端粒缩短一定代表不健康吗?

DOI:10.1001/jamaoncol.2016.5945

端粒是染色体末端由重复DNA序列组成的区域,负责保护染色体末端不受损伤。端粒缩短被认为是细胞衰老的生物学标记,与多种疾病有关,包括癌症和心血管疾病,但是这些关联是否具有因果关系还未可知。

来自英国布里斯托大学的一支研究团队进行了一项关于长端粒会对83种疾病风险产生何种影响的新研究,其中包括癌症、心血管疾病、糖尿病、精神疾病以及自身免疫疾病,共包括420081例病例和1093105名对照,在研究中研究人员使用了一种叫做“孟德尔随机化”的分析方法。

研究发现更长的端粒似乎会增加几种癌症风险,包括神经胶质瘤,卵巢癌,肺腺癌,神经母细胞瘤,膀胱癌,黑色素瘤,睾丸癌,肾癌和子宫内膜癌,但是可以降低冠心病、腹主动脉瘤、乳糜泻和间质性肺病的患病风险。

【7】Nature子刊:重磅级发现!端粒太长或许并不是件好事儿

doi:10.1038/nsmb.3335

从过去到现在,科学家们一直将端粒变短同机体老化和疾病联系起来,如今科学家们开始去研究理解调节端粒长度的因子,近日一项刊登在国际杂志Nature Structural & Molecular Biology上的研究报告中,来自索尔克研究所的研究人员通过研究发现,合适长度的端粒对于维持干细胞的健康状态非常重要,相关研究为加深科学家们对干细胞生物学的认知,并且帮助开发基于干细胞的疗法,尤其是和老化及再生医学相关的疗法提供了新的研究线索和希望。

研究者Jan Karlseder教授说道,这项研究表明,端粒的最适长度能够在两个极端之间被精细调节,我们都知道,端粒长度较短会诱发细胞的损伤效应,但让我们不可思议的是,当端粒长度较长时这种损伤效应也会发生。端粒是染色体末端重复序列的DNA结构,其长度能够通过端粒酶来增加,随着细胞每次DNA的复制及分裂染色体末端的端粒都会减少,随着端粒长度的减少,染色体自身就越来越会受到损伤的影响,最终就会引发细胞死亡。

【8】新技术可准确检测端粒长度助力癌症和衰老研究

doi:10.2144/000114427

来自美国西南医学中心的细胞生物学家们最近找到一种确定端粒长度的新方法,该研究将对癌症进展和衰老研究产生影响。

宽泛地说,端粒能够帮助确定细胞是否进行了准确的复制。随着细胞分裂端粒会逐渐降解变短,引起细胞衰老,有研究认为端粒的降解可能会对人类衰老产生一些影响。西南医学中心的科学家们希望利用对端粒的了解延缓或者阻止细胞衰老,还有可能通过癌细胞端粒帮助控制癌细胞生长。

找到最好最灵敏的端粒测量方法是帮助科学家最终找到促进健康细胞生长,限制或阻止癌细胞生长方法的重要一步。

端粒位于染色体末端,随着细胞分裂过程,端粒能够帮助维持染色体携带的遗传信息的稳定,防止染色体融合。但是端粒会越变越短,最终触发DNA损伤与其他因素一起导致衰老进展,增加癌症发生风险。

【9】JAMA Neurol:端粒缩短和阿尔兹海默氏症发病风险之间存在因果关联

doi:10.1001/jamaneurol.2015.1513

一项发表在国际杂志JAMA Neurol上的研究论文中,来自瑞典卡罗琳学院的科学家们通过研究发现,染色体端粒的缩短或和引发阿尔兹海默氏症激活机制之间存在统计学上的关系,然而这种效应较小,而且并不能利用端粒的长度来评估个体患阿尔兹海默氏症的水平。

我们机体中的每一个细胞都包含有整个基因组,基因组以形成46条染色体的形式包裹于细胞核中,当细胞分裂时染色体端的端粒就会缩短直至达到一种危险的水平,当达到危险水平时候细胞就会死亡,当然这个危险的阈值取决于个体,部分是因为每个个体端粒的起始长度不一样,而且对于某些个体,相比其它人而言,他们的端粒缩短的程度较严重,此前研究将端粒长度作为预测机体生物老化的一个标志物。

这项研究中,研究人员首次揭示了端粒长度和个体患阿尔兹海默氏症之间存在一种因果关系,研究者Sara H?gg说道,本文中我们首次发现了这种因果关系,而且端粒参与了引发阿尔兹海默氏症发病的实际激活机制。

【10】The FASEB Journal:逆转生命时钟,延长细胞端粒

DOI:10.1096/fj.14-259531

美国斯坦福大学医学院的科学家们最近声称他们将编码TERT的mRNA改造后送入人体细胞内后,发现端粒得到了快速而有效延长。

端粒位于染色体的末端,充当基因组的保护帽。它一直被认为与衰老和疾病有相当的关系。正常年轻人的端粒包含8000-10000个核苷酸。每一次的细胞分裂,端粒都会随着DNA复制而缩短。当端粒的长度到达一个临界值,细胞就会停止分裂或者死亡。这也是用细胞作为实验材料的局限性之一:细胞传代一定次数之后就不能再使用。

而研究人员如何在体细胞内延长端粒?他们使用了一种改造mRNA,这个mRNA携带了TERT的编码序列,使得TERT能在细胞内表达。TERT编码的成分是端粒酶的一个亚单位。端粒酶是一种只存在于干细胞,生殖细胞和造血细胞的酶,在体细胞内表达量相当低。端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。实验发现,将TERT导入表皮细胞后,这些表皮细胞的端粒延长1000个核苷酸单位,比未经处理的细胞多分裂40次以上。这极大地增加了在药物测试或者疾病建模时的细胞可用性。

【11】研究发现端粒更长增患脑癌风险

据美国加州大学旧金山分校(UCSF)科学家领导的最新基因组研究揭示,两个普通的基因变异会使染色体端粒变得更长,但也会大大增加患神经胶质瘤脑癌的风险。此前许多科学家认为,端粒的功能只是防止细胞老化,保持细胞健康。相关论文在线发表于最近的《自然—遗传学》网站上。

据物理学家组织网6月8日报道,这两个基因变异是TERT(端粒逆转录酶)和TERC(端粒酶),51%的人携带TERT变异,72%的人携带TERC变异。这两个基因都有调节端粒行为的功能,是维持端粒长度的酶,这种由大部分人所携带的风险基因变异还比较罕见。研究人员认为,这些变异基因携带者的染色体端粒更长,所以全体细胞更加强健,但也增加了患高等级神经胶质瘤(high-grade gliomas)的风险。

“真要发展成神经胶质瘤,还有很高‘门槛’,可能因为我们的大脑还有其他特殊保护机制。”论文高级作者、UCSF脑肿瘤研究所的玛格丽特·兰斯彻说,“由此而被诊出患神经胶质瘤的人很少见,起码我从未见过。”(生物谷Bioon.com)

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