中山大学Nature子刊发布端粒研究新发现

　　2016年07月20日讯 来自中山大学、国防科技大学的研究人员揭示出了，在增殖的人类细胞中同源重组依赖性的端粒双链断裂（DSBs）修复。

　　中山大学生命科学学院的赵勇（Yong Zhao）教授是这篇论文的通讯作者。赵教授主要致力于研究端粒与细胞衰老的关系以及端粒酶在肿瘤的发生发展中的作用，并探索以端粒酶为靶标的肿瘤治疗新方案。

　　人类的端粒是由DNA序列TTAGGG/AATCCC的串联重复序列和称作为shelterin的蛋白质复合物所组成，保护了染色体末端避免磨损、降解、混杂重组事件及导致与其他染色体融合的端对端连接。端粒DNA的末端是3′富含G的单链悬突（overhang），其可以插入到同源双链区域，导致一种套索样端粒环（t-loop）结构--人们认为t-loop防止了染色体末端被识别为双链断裂（DSBs）。

　　与此同时，富含G/C的端粒DNA重复序列容易受到DNA损伤剂的攻击。修复DNA损伤的能力对于细胞活力至关重要。持续的DSB可诱导强有力地DNA损伤反应（DDR）导致细胞周期阻滞、细胞衰老或凋亡。DSB修复至少有两种信号通路：易于出错的非同源末端连接（NHEJ）信号通路和无错误的同源重组（HR）信号通路。但当前并不清楚细胞是如何平衡保护DNA末端的需求和修复端粒DNA损伤的需求的。

　　在这篇新文章中，研究人员证实在增殖细胞中端粒DSBs被有效地修复，而在压力诱导及复制性衰老细胞中无法获得修复。利用CRISPR-Cas9技术，他们在端粒或亚端粒区域特异性诱导了DSBs。他们发现在亚端粒处DSB修复以一种易出错的方式发生导致了一些小缺失，表明依赖了NHEJ。而端粒处的DSB修复与“端粒簇”（ telomere-clustering），3′-突出的、富含G的端粒ssDNA，及姐妹染色体单体或染色体间端粒之间的同源重组有关。删除或抑制Rad51可阻止端粒的DSB修复。

　　这些研究结果揭示出了增殖依赖性的端粒DSB修复，表明了通常持续抑制的端粒同源重组在DSB修复情况下被激活了。

　　西班牙国家癌症研究中心（CNIO）端粒和端粒酶研究组，与该中心转基因小鼠核心部门合作，在实验室里成功地制备了具有超长端粒和分子衰老减慢的小鼠，从而避免了迄今为止一直使用的标准方法：遗传操纵。发表在2016年6月的《Nature Communications》杂志上的这一新技术是基于表观遗传变异，避免了科学家为了延迟分子衰老而对基因进行的操纵。该研究也强调了这项新策略对于“生成具有长端粒的胚胎干细胞和iPS细胞，以用于再生医学”的重要性（科学家制备了超长端粒的小鼠 ）。

　　来自南开大学、中科院上海生命科学研究院生物化学和细胞生物学研究所等机构的研究人员证实，Tet酶调控了小鼠胚胎干细胞（ESCs）的端粒维持及染色体稳定。这一研究发现发布在2016年5月12日的Cell Reports杂志上（南开大学Cell子刊发布表观遗传新文章）。

　　自从1984年发现端粒酶以来，鉴别延长或缩短这一染色体末端保护帽的其他生物分子的研究工作一直在缓慢地进行着。2015年，来自约翰霍普金斯大学的研究人员揭示出了一种酶对于维持端粒长度起至关重要的作用。研究人员表示，他们采用的发现该酶的新方法应该会加速发现其他决定端粒长度的蛋白和过程。研究结果发布在Cell Reports杂志上（诺贝尔奖得主Cell子刊发布端粒研究重大发现）。