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PNAS:一蛋白可促进哺乳动物细胞端粒延伸

日期:2012-12-06 00:00:00

来自中科院动物研究所、武汉大学的研究人员在新研究中发现了一种新型端粒和端粒酶相互作用蛋白,证实其具有解开端粒G-quadruplex,促进哺乳动物细胞中端粒延伸的功能。研究成果发表在1126日的美国《国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

 

中科院动物研究所的谭铮(Zheng Tan)研究员和武汉大学的赵勇(Yong Zhao)博士为这篇论文的共同通讯编辑。前者的主要研究兴趣是端粒功能与细胞衰老的机制,采用生物化学,生物物理和细胞生物学的手段研究染色体端粒DNA结构与功能,端粒损伤和复制机理,端粒结合蛋白,端粒细胞分裂控制与细胞复制性衰老。

 

端粒(Telomere)是染色体末端的重复DNA序列,组成为(TTAGGG)n,是细胞核膜的重要组分。端粒在人细胞中长度约为几千到一两万碱基对,它防止细胞将天然染色体末端识别为染色体断裂,起着保护和稳定染色体的作用。在细胞分裂过程中,由于DNA的半保留复制是不完全的复制,每一次DNA复制后染色体末端要丢失一段端粒DNA序列。如果没有补偿,端粒会随着细胞分裂变得越来越短。当端粒变得太短时,细胞将失去分裂能力。端粒长度的维持是细胞持续分裂的前提条件。

 

 

端粒缩短可端粒酶延伸端粒DNA而得到补偿。端粒酶是一种由蛋白质和RNA组成的核糖核酸蛋白复合物,能够与自身携带的RNA模板合成端粒重复DNA序列,加到端粒末端而维持端粒的长度,抵消或者延缓端粒长度的不断缩短,从而维持染色体的稳定及细胞的活力。除了双链外,端粒DNA可以形成G-quadruplex高级结构,并以此调节控制与端粒相关的生物学功能。端粒的丢失,延伸,复制,长度平衡与细胞分裂增殖,衰老,癌变和个体生长发育,衰老密切相关,同时也是干预衰老和防治癌症的重要靶点。

 

在这篇文章中,研究人员报告称发现了哺乳动物核内不均一核糖核蛋白A2 (hnRNP A2)的一种剪接变异体hnRNP A2*。在体外试验中他们证实hnRNP A2*可以结合端粒DNA和端粒酶。hnRNP A2*与端粒酶共定位于卡哈尔体(Cajal body)中和端粒上。体外分析表明hnRNP A2*积极地解开了端粒G-quadruplex DNA,暴露出3′端粒尾部的5 nt,大大提高了端粒酶的催化活性和持续合成能力。体内实验表明组织中的hnRNP A2*表达水平与端粒酶活性呈正相关,hnRNP A2*过表达可导致端粒延伸。

 

上述研究结果表明hnRNP A2*具有解开端粒G-quadruplexes,并借助端粒酶促进端粒延长的作用。揭示端粒的这一延伸机制对于深入了解细胞衰老机制,开发出有效的癌症新治疗新策略具有重要的意义。

 

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