端粒酶(Telomerase),是一種在細胞中負責端粒的延長酶,是基本的核蛋白逆轉錄酶,可將端粒DNA加至真核細胞染色體末端,把DNA複製損失的端粒填補起來,使端粒修複延長,可以讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗,使得細胞分裂的次數增加。
端粒在不同物種細胞中對於保持染色體穩定性和細胞活性有重要作用,端粒酶能延長縮短端粒(縮短的端粒其細胞複製能力受限),從而增強體外細胞的增殖能力。
在正常人體細胞中,端粒酶的活性受到相當嚴密的調控,隻有在造血細胞、幹細胞和生殖細胞,這些必須不斷分裂的細胞之中,才可以偵測到具有活性的端粒酶。當細胞分化成熟後,必須負責身體中各種不同組織的需求,各司其職,於是,端粒酶的活性就會漸漸的消失。
端粒酶是一種由催化蛋白和RNA模板組成的酶,可合成染色體末端的DNA,賦予細胞複製的永生性。
一、端粒酶與人體衰老之間的關係
1990年起Calvin Harley把端粒與人體衰老掛上了鉤。他講了三點,將它記錄如下:
1.細胞愈老,其端粒長度愈短;細胞愈年輕,端粒愈長,端粒與細胞老化有關係。衰老細胞中的一些端粒丟失了大部分端粒重複序列。當細胞端粒的功能受損時,出現衰老。而當端粒縮短至關鍵長度後,衰老加速,臨近死亡。
2.正常細胞端粒較短。細胞分裂會使端粒變短,分裂一次,縮短一點,就像磨損鐵杆一樣,如果磨損得隻剩下一個殘根時,細胞就接近衰老。細胞分裂一次其端粒的DNA丟失約30-200bp(堿基對),鼠和人的一些細胞一般有大約10000bp。
3.研究發現,細胞中存在一種酶,它合成端粒。端粒的長短,是由酶決定的。細胞內酶多酶少可預測端粒的長短。正常人體細胞中檢測不到端粒酶。一些良性病變細胞,體外培養的成纖維細胞中也測不到端粒酶活性。但在生殖細胞睾丸、卵巢、胎盤及胎兒細胞中此酶為陽性。令人注目的發現是,惡性腫瘤細胞具有高活性的端粒酶,端粒酶陽性的腫瘤有卵巢癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、結腸癌、肺癌等等。人類腫瘤中廣泛地存在著較高的端粒酶活性。這樣一來,我們又發現了一種腫瘤細胞的特異物質。
二、端粒酶的抗老之路
直至今日,科學家還未找準衰老的真正起因,然而端粒功能的發現的確是開拓了一條新的抗衰之路。端粒的縮短,引起衰老。如果端粒長度得不到維持,細胞停止分裂或者死亡。在某種情況下,瀕臨衰亡的細胞愈變成永生細胞,即癌細胞。
端粒酶的發現使正常細胞,衰老和癌化這些苦惱千年的難題有了一個符合邏輯的解釋。簡單地說,把端粒酶注入衰老細胞中,延長端粒長度,使細胞年輕化,這是可能的,科學家們對此寄托了厚望。將來醫生給老人注射類似端粒酶的製劑,延長老者的端粒長度,達到返老還童的目的。
有學者提出,端粒酶的抑製劑可作為治療癌症的藥物。因為隻有在癌細胞中存在端粒酶,如果將該酶排光那麼癌細胞似乎不會繁殖了。當然其中有不少需克服的困難。當今衰老研究的新進展——端粒,那麼到底用什麼方法能獲得延緩衰老的效果?
首先降低身體的新陳代謝速率,少吃少飲。如一盞油燈,火焰小,點得長,火焰大,點得短。這與Hayflick限度和端粒長度均有關聯。代謝率高,細胞分裂次數增多,端粒縮短,壽命也短了。
其次,用藥物刺激體內的幹細胞(一種保持潛能的細胞),彌補衰老損耗細胞。威斯康辛大學首創的生長激素注射法,對調動幹細胞,延緩老化是有一定作用的。還未見到生長激素與端粒關係的研究報告,但生長激素的抗老效果是比較肯定的。端粒酶抗衰老,目前隻具理論價值。連動物實驗都很少。早在三十年代,遺傳學家Mullert發現染色體末端結構對保持染色體的穩定十分重要,並定名為(telonereTLM)。1978年Blackburn和Gall首先在四膜蟲中發現並證實了端粒結構,端粒是由端粒DNA和端粒蛋白質組成。他們發現這種rDNA每條鏈的末端均含有大量的重複片段,後來發現真核生物絕大多數DNA末端都是由特定的基本序列單元即端粒序列大量重複而構成的。對於一個給定的真核生物物種,它一定具有特征性的端粒DNA序列。
三、端粒酶與人類衰老在國內的研究
中國醫學專家童坦君、張宗玉兩位教授經過10多年的研究,破解了人類衰老之謎,得出了人類衰老細胞基因調控能力減退與特異轉錄因子相關的結論。
端粒酶與人類衰老在國內的研究
童坦君、張宗玉夫婦是北京大學醫學部生物化學與分子生物學係教授。他們對人類衰老的研究始於20世紀80年代,並接受了國家自然科學基金重點項目———衰老分子機理與生物學年齡指征的研究。
據童坦君介紹,人類衰老的機理極其複雜,其學說不下幾十種,如免疫學說、神經內分泌學說、自由基學說、蛋白質合成差錯累積學說等。近年從分子與基因水平上提出的基因調控學說、DNA損傷修複學說、線粒體損傷學說以及端區假說已成為國際研究熱點,這也是童坦君、張宗玉夫婦在人類衰老機理方麵研究的成果。
兩位老人在接受記者的專訪時,用通俗的語言解釋了人類為什麼會衰老?衰老機理如何?
童坦君首先介紹了一個專業名詞——端粒(又稱端區),它是細胞染色體末端的一種用顯微鏡可以見到的呈條狀的物質。端粒有長短,隨年齡增加而越來越短,端粒的消失,會使染色體發生畸變,從而使人類細胞喪失複製能力,最終導致細胞衰老。