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在垃圾DNA中發現可能會降低患癌癥的可能性

2021-08-09 13:20:08 來源：中國科學報

人體本質上是由數萬億個活細胞組成的。因此，當細胞最終停止復制和分裂時，人體會隨著細胞的衰老而衰老。科學家早就知道基因會影響細胞衰老和人類壽命，但其具體作用機制仍不清楚。美國研究人員與合作者的一項新研究讓科學家離解開衰老之謎又近了一步。

在近日發表于美國《國家科學院院刊》的一項研究中，華盛頓州立大學藥學院教授朱繼月（音譯）帶領團隊發現了一個名為VNTR2-1的DNA區域，該區域似乎驅動端粒酶基因的活性，該基因已被證明可以防止某些類型的細胞衰老。

端粒酶基因控制著端粒酶的活動，端粒酶幫助產生端粒，端粒是位于每條DNA鏈末端的“帽子”，可保護人體細胞內的染色體。在正常細胞中，每次細胞分裂前復制DNA時，端粒的長度就會縮短一點。當端粒變得太短時，細胞就不能再繁殖，進而衰老和死亡。

然而，在某些細胞類型中——包括生殖細胞和癌細胞，端粒酶基因的活動確保了DNA被復制時端粒被重置為相同的長度。作者表示，從本質上說，這就是在后代中重新啟動衰老時鐘的原因，也是癌細胞可以繼續繁殖并形成腫瘤的原因。

了解端粒酶基因是如何調控和激活的，以及為什么它只在某些類型的細胞中活躍，或將成為了解人類如何衰老以及如何阻止癌癥擴散的關鍵。為此，朱繼月在過去20年的科學生涯中專注于研究這種基因。

朱繼月表示，他所在的團隊最近發現，VNTR2-1有助于驅動端粒酶基因的活動。鑒于它所代表的DNA序列類型，這一發現特別值得注意。

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

他們基于一系列實驗發現，刪除癌細胞的DNA序列（無論是人類還是小鼠）會導致端粒縮短，細胞衰老，腫瘤停止生長。隨后，他們進行了一項研究，觀察了高加索人和非裔美國百歲老人以及佐治亞州百歲老人研究中對照組參與者的DNA樣本序列的長度。該研究在1988年至2008年期間跟蹤調查了一組100歲或以上的參試者。研究人員發現，其序列長度短至53個DNA重復或復制，長至160個重復。

“它的差異很大。實際上我們的研究表明，端粒酶基因在序列較長的人體內更活躍。”朱繼月說。

由于只在非裔美國參與者中發現非常短的序列，他們更仔細地觀察了這一組，發現與對照組參與者相比，具有較短VNTR2-1序列的百歲老人相對較少。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，因為這意味著端粒酶基因的活性較低，端粒長度較短，這可能會降低患癌癥的可能性。

“我們的發現說明，VNTR2-1序列有助于衰老和癌癥的遺傳多樣性。”他說，“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雜得多，這說明我們應該擴大研究，更仔細地研究這種所謂的‘垃圾DNA’。”

朱繼月指出，由于非裔美國人已經在美國生活了好幾代，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基因序列。下一步，他和團隊希望能在非洲人群中研究這種序列。

標簽：垃圾DNA 細胞衰老人類壽命衰老之謎