端粒研究论文

端粒研究论文

如何保护染色体：端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3' 方向的链富含 GT。在酵母和人中，端粒序列分别为C1－3A/TG1－3和TTAGGG/CCCTAA，并有许多蛋白与端粒DNA结合。端粒DNA主要功能有：第一，保护染色体不被核酸酶降解；第二，防止染色体相互融合；第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。同时，端粒又是基因调控的特殊位点, 常可抑制位于端粒附近基因的转录活性（称为端粒的位置效应，TPE）。在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。 端粒与人体衰老挂上了钩：第一、细胞愈老，其端粒长度愈短；细胞愈年轻，端粒愈长，端粒与细胞老化有关系。衰老细胞中的一些端粒丢失了大部分端粒重复序列。当细胞端粒的功能受损时，就出现衰老，而当端粒缩短至关键长度后，衰老加速，临近死亡。第二、正常细胞端粒较短。细胞分裂会使端粒变短，分裂一次，缩短一点，就像磨损铁杆一样，如果磨损得只剩下一个残根时，细胞就接近衰老。细胞分裂一次其端粒的DNA丢失约30～200bp(碱基对)。第三、研究发现，细胞中存在一种酶，它合成端粒。端粒的复制不能由经典的DNA聚合酶催化进行，而是由一种特殊的逆转录酶——端粒酶完成。正常人体细胞中检测不到端粒酶。一些良性病变细胞，体外培养的成纤维细胞中也测不到端粒酶活性。但在生殖细胞、睾丸、卵巢、胎盘及胎儿细胞中此酶为阳性。令人注目的发现是，恶性肿瘤细胞具有高活性的端粒酶，端粒酶阳性的肿瘤有卯艇癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、结肠癌、肺癌等等。人类肿瘤中广泛地存在着较高的端粒酶耥端挝酶作为肿瘤治疗的靶点，是当前较受关注的热点之一。分类：1.端粒酶是一种反转录酶，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA。
2.端粒酶（或端粒体酶）是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶，主要成分是RNA和蛋白质，其含有引物特异识别位点，能以自身RNA为模板，合成端粒DNA并加到染色体末端，使端粒延长，从而延长细胞的寿命甚至使其永生化。
3.端粒酶是一种核糖核酸蛋白酶，能够利用自身RNA为模板合成端粒DNA，使端粒延伸并维持其稳定。端粒酶功能行使最低限度需要两个部分，RNA组成和催化亚单位。RNA组分（human telomerase RNA，hTR）为端粒酶合成端粒重复序列提供了模板，催化亚单位（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）含有保守的逆转录酶模体。 解读诺贝尔医学奖：什么是端粒和端粒酶　　　近日，诺贝尔基金会宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。　　什么是端粒和端粒酶呢？　　端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名。在某些情况下，染色体可以断裂，这时，染色体断端之间会发生融合，或者断端被酶降解。但正常染色体不会整体地互相融合，也不会在末端出现遗传信息的丢失(被降解之类)。可见端粒在维持染色体和DNA复制的完整性有重要作用。　　真核生物双螺旋DNA双链复制时，会有一小段DNA引物连接在复制的起始部位，在合成酶的作用下，在引物后依次连接上A、T、C、G(脱氧核苷)，形成新的DNA链。复制完成后，最早出现的起始端引物会被降解，留下的空隙没法填补，这样细胞染色体DNA将面临复制一次就缩短一些的问题。这种缩短的情况在某些低等生物的特殊生活条件下可以观察到，但却是特例。事实上，染色体虽经多次复制，却不会越来越短。早期的研究者们曾假定有一种过渡性的环状结构来帮助染色体末端复制的完成，但后来却一直未能证实这种环状结构的存在。　　20世纪80年代中期，科学家们发现了端粒酶。当DNA复制终止时，端粒酶的作用下，通过端粒的依赖模版的复制，可以补偿由去除引物引起的末端缩短，因此在端粒的保持过程中，端粒酶至关重要。　　随着细胞分裂次数的增加，端粒的长度是在逐渐缩短的，当端粒变得不能再短时，细胞不再分裂，而会死亡。并且发现，体细胞端粒长度大大短于生殖细胞，胚胎细胞的端粒也长于成年细胞。科学家发现，至少可以认为在细胞水平的老化，和端粒酶的活性下降有关。　　因此，有人希望能把端粒酶注入衰老细胞中，延长端粒长度，使细胞年轻化，或者是给老人注射类似端粒酶的制剂，延长老者的端粒长度，达到返老还童的目的。但生物整体的老化，是一个非常复杂的问题，端粒的长度只是决定衰老的一个因素，因此端粒酶抗衰老，目前只具理论价值，连动物实验都很少，更别说应用于人了。　　不过，端粒的缩短，的确和很多疾病有关。许多研究发现，基因突变、肿瘤形成时，人体的端粒可表现出缺失、融合或序列缩短等现象。而且，在一些癌症细胞中，端粒酶活性增高，它与端粒之间有某种联系，所以这些癌细胞可以分裂很多次。某些特定的癌细胞，如果可以阻止端粒酶，端粒就会变短，癌细胞就会死亡。所以深入研究端粒和端粒酶的变化，是目前肿瘤研究中的一个新领域。 </SPAN></SPAN>

大型基因研究证实了快走和延缓衰老之间的联系

研究继续表明，更积极的生活方式可以对抗衰老的一些影响，其中包括心脏损伤、记忆丧失和认知障碍。一项详细阐述了步行速度和生物年龄之间关系的新研究为这一知识宝库增添了新的内容。 该研究使用了大量的基因数据，其表明那些走得更快的人可能受益于更长的 健康 寿命。

资料图

2019年，一项研究探讨了步态速度和 健康 之间的联系，其证明了40多岁时走得更慢跟加速衰老的生物指标之间的关系。另外，莱斯特大学的研究人员此前曾表明，每天只需快走10分钟可以使人的预期寿命延长3年。这些科学家现在已经利用基因数据来证实他们所说的因果关系。

这项研究的论文第一Tom Yates表示：“虽然我们之前已经表明，步行速度是 健康 状况的一个强有力的预测指标，但我们还不能确定快走速度真的能带来更好的 健康 。在这项研究中，我们使用了人类基因图谱中的信息以表明步行速度越快确实可能导致更年轻的生物学年龄，这是通过端粒测量得出的。”

据悉，端粒是位于染色体末端的帽子，可以保护染色体免受损伤，因此端粒是许多研究衰老影响的中心。当我们的细胞发生分裂时，端粒会变短并最终阻止细胞进一步分裂，这将使它们变成所谓的衰老细胞。因此，端粒长度被认为是测量生物年龄的一个有用的标记。

这项新研究分析了从英国生物银行(UK Biobank)获取的40多万名中年人的基因数据，另外它还将其与参与者自我报告的步行速度信息和参与者佩戴的运动追踪器获取的信息进行了比较。这项研究被认为是第一次将这些因素放在一起进行研究，另外，在这样做的过程中还建立了快速行走跟较年轻的生理年龄之间的明确联系。科学家们在他们的研究论文中写道，根据端粒长度，快走者和慢走者之间的差异是16年。

该研究的论文第一作则Paddy Dempsey博士指出：“这表明，习惯较慢的步行速度是识别更容易患慢性疾病或不 健康 老化的人的一种简单方法，而活动强度可能在优化干预措施中发挥重要作用。”

高压吸氧3个月，成功延长老年人端粒3长度，逆转衰老过程

长命长生是许多人的诉求，令人遗憾的是，肉体的腐朽限制灵魂的永生。古往今来，无数帝王贵胄追求长生，然终究是虚妄。如今，科学的进步却重新点燃了长生的希望。近日一项新的研究却表明， 高压氧疗法可以抑制血细胞老化，逆转衰老过程 ！

可能大家对 高压氧疗法 较为陌生，这种新兴疗法将患者安置于高压氧舱中吸收纯氧，届时，患者的血氧含量将达到常压吸氧的数倍乃至数十倍，以此治疗某些急慢性缺氧性疾病。近些年来，高压氧疗法以其独特疗效展现出广阔而良好的应用前景。

2020年11月18日，以色列沙米尔医疗中心的研究人员在 Aging 杂志上发表了题为： Hyperbaric oxygen therapy increases telomere length and decreases immunosenescence in isolated blood cells : a prospective trial 的临床试验论文。

这项研究表明， 对 健康 的老年人进行高压氧治疗 （HBOT） 可以阻止血细胞衰老，从而逆转衰老过程 。研究人员发现，随着治疗的进展，从生物学意义—— 端粒 的长度上来说，这些老年人的血细胞实际上变得更年轻。

衰老 的特点之一是生理完整性的逐渐丧失，导致功能受损，以及对疾病和死亡的易感性。这种生物恶化被认为是癌症、心血管疾病、糖尿病和阿尔茨海默病等的主要危险因素。在细胞水平上，衰老过程有两个关键特征—— 端粒长度缩短 和 细胞衰老 。

端粒 （Telomere） 是存在于真核细胞染色体末端的一小段简单的DNA高度重复序列（TTAGGG）-蛋白质复合体，端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能，被称作细胞的“ 生命时钟 ”。众所周知，端粒与衰老有着密不可分的关系。细胞每分裂一次，端粒就会缩短一点。 一旦端粒消耗到一定程度，细胞就会进入衰老状态 。

值得注意的是，近期的研究表明，高压氧治疗可以诱导 缺氧诱导因子 （HIF） 、 血管内皮生长因子 （VEGF） 的表达，并促进干细胞增殖、血管生成、神经发生以及线粒体分裂等。然而，迄今为止，还没有研究证明高压氧治疗对端粒长度和衰老细胞积累的影响。

在这项研究中，研究团队评估了高压氧治疗是否影响正常、非病理老年人的端粒长度和衰老细胞浓度。

研究团队让35名年龄在 64岁或以上 的 健康 个体在90天内连续接受60次高压氧治疗。

每个参与者在高压氧治疗前、期间、结束时以及一系列治疗结束后的一段时间提供了血液样本。研究人员随后分析了血液中的各种免疫细胞，并比较了结果。

研究结果表明， 这些疗法实际上在两个主要方面逆转了衰老过程：染色体末端的端粒根据细胞类型的不同延长了20%到38%。与此同时，衰老细胞在整个细胞群中所占的比例也显著降低——根据细胞类型不同降低了11%-37% 。

对此，本研究的主要领导者、文章的通讯作者 Shai Efrat 教授表示：“ 端粒缩短被认为是衰老生物学的‘圣杯’，世界各地的研究人员都在努力开发可以使得端粒延长的药物或干预手段。如今，我们的研究表明高压氧治疗能够实现这一点 。”

除此之外，文章的共同第一作者 Amir Hadanny 博士补充说明：迄今为止，生活方式改变和剧烈运动等干预措施被证明对端粒缩短有一定的抑制作用，但他们的研究却出人意料地表明， 仅仅三个月的高压氧治疗便能延长端粒，并且其速度远远超过目前任何可用的干预方法 。

无独有偶，2020年5月30日，美国加州大学伯克利分校的研究人员同样在 Aging 上发表题为： Rejuvenation of three germ layers tissues by exchanging old blood plasma with saline-albumin 的研究论文【3】。

此项研究表明： 用生理盐水和白蛋白的混合物替换一半的血浆可以逆转衰老的迹象 ，并使年老小鼠的肌肉、大脑和肝脏组织恢复活力。更重要的是，研究小组目前正在进行最后的临床试验，以确定一种改良的人类血浆交换剂是否可以用于治疗与年龄有关的疾病，并改善老年人的整体 健康 。

这些研究表明一个主题—— 随着科学的发展，人类对自身的认知和了解愈渐深入，这也使得人类可以通过一些简单但高效的方法延长自身的 健康 寿命，实现真正意义上的长寿长生！

总而言之，这项研究表明 高压氧治疗 可以有效改善甚至逆转老年人的衰老状态 —— 延长其端粒和减少衰老细胞积累 。通过这项开创性的研究，研究团队为进一步研究高压氧治疗对细胞的影响以及它逆转衰老过程的潜力打开了一扇门。

论文链接：

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特别提醒 ：本文仅如实解读论文中报道的研究进展，不构成任何使用建议。