研究人员发现干细胞保护其染色体末端的独特方法

作者：张馨予

端粒是染色体末端的特殊结构，可保护我们的DNA并确保细胞健康分裂。根据弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的研究人员发表在《自然》杂志上的一项新研究，端粒保护机制在干细胞中出奇地独特。

在过去的20年中，研究人员一直在努力了解端粒如何保护染色体末端免于错误修复和结合在一起，因为这对于我们对癌症和衰老的理解具有重要意义。

在健康的细胞中，这种保护作用非常有效，但是随着年龄的增长，端粒逐渐变短，最终变得如此之短，以至于它们失去了某些保护功能。在健康细胞中，随着年龄的增长，这会导致我们的健康状况逐渐下降。相反，端粒缩短对肿瘤发展构成了保护性障碍，癌细胞必须解决该障碍才能无限期分裂。

在体细胞中，除了干细胞和配子以外，它是成年体内的所有细胞，我们知道一种称为TRF2的蛋白质有助于保护端粒。它通过绑定并稳定一个称为t环的环结构来做到这一点，该环结构掩盖了染色体的末端。除去TRF2蛋白后，不会形成这些环，并且染色体末端融合在一起，从而导致“意大利面条染色体”并杀死细胞。

但是，在这项最新研究中，Crick研究人员发现，当从小鼠胚胎干细胞中去除TRF2蛋白时，t环会继续形成，染色体末端仍会受到保护，而这些细胞在很大程度上不会受到影响。

随着胚胎干细胞分化为体细胞，这种独特的末端保护机制消失了，t环和染色体末端保护都依赖于TRF2。这表明体细胞和干细胞以根本不同的方式保护其染色体末端。

“现在我们知道干细胞中t环的形成并不需要TRF2，我们推断必须有其他因素可以起到相同的作用，或者具有不同的机制来稳定这些细胞中的t环，我们想知道是什么，”该论文的第一作者兼博士学位的菲利普·鲁伊斯(Philip Ruis)说。克里克DNA双链断裂修复代谢实验室的一名学生。

“由于某种原因，干细胞已经进化出了保护染色体末端的独特机制，这不同于体细胞。为什么它们没有，我们不知道，但这很吸引人。它提出了许多问题，这些问题将使我们忙许多年来。”

该团队还帮助阐明了多年的不确定性，这些不确定性是t环本身是否在保护染色体末端中起作用。他们发现具有t环但没有TRF2的干细胞中的端粒仍然受到保护，这表明t环结构本身具有保护作用。

“端粒研究并没有完全矛盾，相反，我们的研究以一种非常独特的方式对其进行了改进。从根本上说，我们已经证明干细胞以不同于我们先前所认为的方式保护其染色体末端，但这仍然需要一个t环。”克里克的DNA双链断裂修复代谢实验室的论文作者兼小组负责人西蒙·布尔顿(Simon Boulton)说。

“对端粒如何运作以及如何保护染色体末端的更好理解可以为导致过早衰老和癌症的潜在过程提供至关重要的见解。”

该团队与悉尼的Tony Cesare和整个Crick的其他研究人员合作，包括人类胚胎和干细胞实验室的Kathy Niakan，以及Crick的发育动力学实验室的James Briscoe。西蒙说：“这是Crick所要推广的主要例子。我们已经真正受益于合作者的专业知识以及Crick独特设施所带来的便利。”

研究人员将继续这项工作，旨在详细了解体细胞和胚胎细胞中端粒保护的机制。