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在垃圾DNA中發(fā)現(xiàn)可能會(huì)降低患癌癥的可能性

2021-08-09 13:20:08 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

人體本質(zhì)上是由數(shù)萬(wàn)億個(gè)活細(xì)胞組成的。因此，當(dāng)細(xì)胞最終停止復(fù)制和分裂時(shí)，人體會(huì)隨著細(xì)胞的衰老而衰老?？茖W(xué)家早就知道基因會(huì)影響細(xì)胞衰老和人類(lèi)壽命，但其具體作用機(jī)制仍不清楚。美國(guó)研究人員與合作者的一項(xiàng)新研究讓科學(xué)家離解開(kāi)衰老之謎又近了一步。

在近日發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》的一項(xiàng)研究中，華盛頓州立大學(xué)藥學(xué)院教授朱繼月（音譯）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為VNTR2-1的DNA區(qū)域，該區(qū)域似乎驅(qū)動(dòng)端粒酶基因的活性，該基因已被證明可以防止某些類(lèi)型的細(xì)胞衰老。

端粒酶基因控制著端粒酶的活動(dòng)，端粒酶幫助產(chǎn)生端粒，端粒是位于每條DNA鏈末端的“帽子”，可保護(hù)人體細(xì)胞內(nèi)的染色體。在正常細(xì)胞中，每次細(xì)胞分裂前復(fù)制DNA時(shí)，端粒的長(zhǎng)度就會(huì)縮短一點(diǎn)。當(dāng)端粒變得太短時(shí)，細(xì)胞就不能再繁殖，進(jìn)而衰老和死亡。

然而，在某些細(xì)胞類(lèi)型中——包括生殖細(xì)胞和癌細(xì)胞，端粒酶基因的活動(dòng)確保了DNA被復(fù)制時(shí)端粒被重置為相同的長(zhǎng)度。作者表示，從本質(zhì)上說(shuō)，這就是在后代中重新啟動(dòng)衰老時(shí)鐘的原因，也是癌細(xì)胞可以繼續(xù)繁殖并形成腫瘤的原因。

了解端粒酶基因是如何調(diào)控和激活的，以及為什么它只在某些類(lèi)型的細(xì)胞中活躍，或?qū)⒊蔀榱私馊祟?lèi)如何衰老以及如何阻止癌癥擴(kuò)散的關(guān)鍵。為此，朱繼月在過(guò)去20年的科學(xué)生涯中專(zhuān)注于研究這種基因。

朱繼月表示，他所在的團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，VNTR2-1有助于驅(qū)動(dòng)端粒酶基因的活動(dòng)。鑒于它所代表的DNA序列類(lèi)型，這一發(fā)現(xiàn)特別值得注意。

“幾乎50%的人類(lèi)基因組是由不編碼蛋白質(zhì)的重復(fù)DNA組成的。”他說(shuō)，“這些DNA序列往往被認(rèn)為是‘垃圾DNA’或人類(lèi)基因組中的暗物質(zhì)，很難研究。我們的研究表明，其中一個(gè)單元實(shí)際上具有增強(qiáng)端粒酶基因活性的功能。”

他們基于一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，刪除癌細(xì)胞的DNA序列（無(wú)論是人類(lèi)還是小鼠）會(huì)導(dǎo)致端粒縮短，細(xì)胞衰老，腫瘤停止生長(zhǎng)。隨后，他們進(jìn)行了一項(xiàng)研究，觀察了高加索人和非裔美國(guó)百歲老人以及佐治亞州百歲老人研究中對(duì)照組參與者的DNA樣本序列的長(zhǎng)度。該研究在1988年至2008年期間跟蹤調(diào)查了一組100歲或以上的參試者。研究人員發(fā)現(xiàn)，其序列長(zhǎng)度短至53個(gè)DNA重復(fù)或復(fù)制，長(zhǎng)至160個(gè)重復(fù)。

“它的差異很大。實(shí)際上我們的研究表明，端粒酶基因在序列較長(zhǎng)的人體內(nèi)更活躍。”朱繼月說(shuō)。

由于只在非裔美國(guó)參與者中發(fā)現(xiàn)非常短的序列，他們更仔細(xì)地觀察了這一組，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組參與者相比，具有較短VNTR2-1序列的百歲老人相對(duì)較少。然而，朱繼月表示，值得注意的是，序列較短并不一定意味著壽命較短，因?yàn)檫@意味著端粒酶基因的活性較低，端粒長(zhǎng)度較短，這可能會(huì)降低患癌癥的可能性。

“我們的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，VNTR2-1序列有助于衰老和癌癥的遺傳多樣性。”他說(shuō)，“我們知道致癌基因（或癌癥基因）和腫瘤抑制基因并不能解釋人們患癌的所有原因。我們的研究表明，這種情況比致癌基因的突變要復(fù)雜得多，這說(shuō)明我們應(yīng)該擴(kuò)大研究，更仔細(xì)地研究這種所謂的‘垃圾DNA’。”

朱繼月指出，由于非裔美國(guó)人已經(jīng)在美國(guó)生活了好幾代，他們中的許多人都有白人祖先，可能從白人那里繼承了一些相關(guān)基因序列。下一步，他和團(tuán)隊(duì)希望能在非洲人群中研究這種序列。

標(biāo)簽：垃圾DNA 細(xì)胞衰老人類(lèi)壽命衰老之謎