端粒扭曲:揭示癌症和衰老隐藏的蛋白质秘密

　　来自北卡罗来纳大学医学院的研究人员Jack Griffith和Taghreed Al-Turki发现，位于染色体末端的端粒拥有足够的遗传信息，可以产生两种具有潜在强大生物学特性的小蛋白质。

　　

端粒以前被认为由于其重复的DNA序列而不能编码蛋白质，现在被发现具有强大的生物学功能，这可能对我们理解癌症和衰老具有重要意义。        

在发表在《PNAS》上的一项研究中，来自北卡罗来纳大学医学院的Taghreed Al-Turki博士和Jack Griffith博士发现，端粒含有产生两种小蛋白质的遗传信息。研究人员发现，其中一种蛋白质在一些人类癌细胞和端粒相关缺陷患者的细胞中升高。

“基于我们的研究，我们认为对这些蛋白质的简单血液检测可以为某些癌症和其他人类疾病提供有价值的筛查，”Griffith说。“这些测试还可以提供‘端粒健康’的衡量标准，因为我们知道端粒会随着年龄的增长而缩短。”

端粒包含一种独特的DNA序列，由无休止的TTAGGG碱基重复组成，以某种方式抑制染色体相互粘附。20年前，格里菲斯实验室证明，端粒DNA的末端会绕回自身形成一个小圈，从而隐藏了末端，阻止了染色体与染色体的融合。当细胞分裂时，端粒缩短，最终短到细胞不能正常分裂，导致细胞死亡。科学家在大约80年前首次发现了端粒，由于其序列单调，该领域的既定教条认为端粒不能编码任何蛋白质，更不用说具有强大生物功能的蛋白质了。

2011年，佛罗里达州一个研究遗传性ALS的小组报告说，罪魁祸首是一种含有六碱基重复的RNA分子，这种RNA分子通过一种新颖的机制可以产生一系列由两个氨基酸一个接一个重复组成的有毒蛋白质。Al-Turki和Griffith在他们的论文中指出，这种RNA与人类端粒产生的RNA惊人的相似，他们假设同样的新奇机制可能在起作用。

正如PNAS论文中所描述的那样，他们进行了实验，以展示端粒DNA如何指导细胞产生他们称为VR(缬氨酸-精氨酸)和GL(甘氨酸-亮氨酸)的信号蛋白。信号蛋白本质上是一种化学物质，它能引发细胞内其他蛋白质的连锁反应，然后导致对健康或疾病重要的生物学功能。

然后，Al-Turki和Griffith用化学方法合成了VR和GL，并使用强大的电子和共聚焦显微镜以及最先进的生物学方法来检查它们的性质，揭示了VR蛋白在一些人类癌细胞中以较高的数量存在，以及来自患有端粒缺陷疾病的患者的细胞。                

Griffith实验室的博士后研究员Al-Turki说:“我们认为，随着年龄的增长，我们血液中VR和GL的含量可能会稳步上升，这可能会为生物年龄提供一种新的生物标志物，而不是实际年龄。我们认为炎症也可能引发这些蛋白质的产生。”

Griffith指出:“当你与当前的思维背道而驰时，你通常是错的，因为你与许多在各自领域勤奋工作的人作对。但有时科学家们无法将两个非常遥远的磁场的观测结果放在一起，这就是我们所做的。发现端粒编码两种新的信号蛋白将改变我们对癌症、衰老以及细胞如何与其他细胞通信的理解。许多问题仍有待回答，但我们目前的首要任务是为这些蛋白质开发一种简单的血液测试。这可以告诉我们我们的生物年龄，还可以提供癌症或炎症等问题的警告。”

参考文献:“Mammalian telomeric RNA (TERRA) can be translated to produce valine–arginine and glycine–leucine dipeptide repeat proteins” by Taghreed M. Al-Turki and Jack D. Griffith, 22 February 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.