端粒含有遗传信息产生两种小蛋白质。研究人员发现，其中一种蛋白质在某些人类癌细胞和患有端粒相关缺陷的患者的细胞中升高。
新发现的端粒蛋白 VR（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。图片来源：格里菲斯实验室，北卡罗来纳大学 Lineberger
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，可能对我们对癌症和衰老的理解具有重要意义。
在发表在美国国家科学院院刊上的一项研究中，北卡罗来纳大学医学院的Taghreed Al-Turki 博士和 Jack Griffith 博士做出了一项非凡的发现，即端粒含有遗传信息产生两种小蛋白质。研究人员发现，其中一种蛋白质在某些人类癌细胞和患有端粒相关缺陷的患者的细胞中升高。
“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，”微生物学和免疫学凯南特聘教授兼北卡罗来纳大学莱恩伯格综合癌症中心成员格里菲斯说。“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。”
端粒包含一个独特的 DNA 序列，由无限重复的 TTAGGG 碱基组成，这些碱基以某种方式抑制染色体相互粘连。二十年前，格里菲斯实验室表明，端粒 DNA 的末端环回自身形成一个小圆圈，从而隐藏末端并阻止染色体与染色体的融合。当细胞分裂时，端粒会缩短，最终变得如此短以致于细胞无法再正常分裂，从而导致细胞死亡。
科学家们在大约 80 年前首次发现了端粒，由于其单调的序列，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学功能的蛋白质了。
2011 年，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，罪魁祸首是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。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，他们假设可能存在相同的新机制。
他们进行了实验——如PNAS论文中所述——以展示端粒 DNA 如何指导细胞产生信号蛋白，他们称之为 VR（缬氨酸-精氨酸）和 GL（甘氨酸-亮氨酸）。信号蛋白本质上是一种化学物质，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 然后化学合成了 VR 和 GL，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的含量增加，因为以及来自患有因端粒缺陷引起的疾病的患者的细胞。
格里菲斯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。”
格里菲斯指出，“当你反对当前的想法时，你通常是错误的，因为你在反对许多在各自领域努力工作的人。但有时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，而这正是我们所做的。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。
“许多问题仍有待解答，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检测方法。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。”
参考文献：“哺乳动物端粒 RNA (TERRA) 可被翻译成缬氨酸-精氨酸和甘氨酸-亮氨酸二肽重复蛋白”，作者：Taghreed M. Al-Turki 和 Jack D. Griffith，2023 年 2 月 22 日，美国国家科学院院刊。DOI: 10.1073/pnas.2221529120
该研究由美国国立卫生研究院资助。北卡罗来纳大学（UNC ）病毒载体核心和 北卡罗来纳大学（UNC ）莱恩伯格综合癌症中心的光学显微镜设备是这项研究的重要合作伙伴。杰克·格里菲斯 (Jack Griffith) 在北卡罗来纳大学生物化学和生物物理学系担任联合教职。