又一个改变教科书的发现：科学家发现端粒DNA也能编码蛋白质！
2023/3/6 11:19:06 生命科学教育

     端粒是位于真核生物细胞核线性DNA末端的结构，它包含一长段重复多次的独特的碱基重复序列，其中人类的端粒重复序列是TTAGGG ，这些碱基重复序列可抑制染色体相互融合。大约二十年前，已有研究表明，端粒 DNA 的末端自身回折形成一个小环，从而隐藏末端并阻止染色体与染色体的融合。 当真核细胞DNA复制时，如果没有端粒酶的帮助，端粒会缩短，最终短得让细胞无法再正常分裂，从而导致细胞死亡。

     虽然科学家在 80 年之前就首次发现了端粒，但是由于其单调重复的序列，一直认为端粒序列属于非编码序列，不能编码任何蛋白质，更不用说编码具有强大生物学功能的蛋白质了。

     然而在2011 年，来自美国?佛罗里达州的一个研究遗传性肌萎缩侧索硬化症的小组报告说，一种含有六碱基重复序列的 RNA 分子，通过一种新的机制，它可以产生一系列由两个氨基酸依次重复组成的有毒蛋白质。

     现在，来自美国北卡罗来纳大学 (UNC )医学院的研究人员 Jack Griffith 博士和Taghreed Al-Turki 博士在美国科学院院刊(P.N.A.S.)上发表了一项惊人的发现(Al-Turki, Taghreed M. et al, Mammalian telomeric RNA (TERRA) can be translated to produce valine–arginine and glycine–leucine dipeptide，P.N.A.S. (2023). (DOI: 10.1073/pnas.2221529120)， 这种 RNA 与人类端粒转录产生的 RNA 惊人的相似，他们认为可能存在相同的新机制。

     他们进行的实验展示了端粒 DNA 如何指导细胞产生产生两种分别由VR(缬氨酸-精氨酸)和 GL(甘氨酸-亮氨酸)重复氨基酸序列构成的小蛋白质。作为信号蛋白，它们可以触发细胞内其他蛋白质的连锁反应，从而产生对健康或疾病很重要的生物学功能。

     Al-Turki 和 Griffith 还化学合成了 VR 和 GL蛋白，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检查它们的特性，揭示了 VR 蛋白在一些人类癌细胞中以及患有端粒相关缺陷的患者的细胞中升高。

    

     新发现的端粒DNA编码的 VR蛋白(绿色球体)在被染成

     红色的人类骨肉瘤癌细胞的细胞核(蓝色椭圆形)中聚集

     对此，Griffith表示：“根据我们的研究，我们认为对这些蛋白质进行简单的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，这些测试还可以衡量‘端粒健康’，因为我们知道端粒会随着年龄的增长而缩短。”

     而Al-Turki 则表示：“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，这有可能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。当你违背当前的想法时，你通常是错误的，因为你在与许多在各自领域辛勤工作的人背道而驰。但偶尔科学家们未能将来自两个非常遥远的领域的观察结果放在一起，这就是我们所做的。发现端粒编码两种新型信号蛋白将改变我们对癌症、衰老以及细胞与其他细胞通讯方式的理解。许多问题仍有待回答，但我们现在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理年龄，并提供癌症或炎症等问题的警告。”

     转载编辑：小甘

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