干细胞端粒长度不宜过长（刚刚好，才最好）
中国微生物菌种查询网 / 2016-12-07 07:49:15
自从科学家将端粒缩短与细胞衰老、疾病发生联系在一起，一场旨在延长端粒长度的抗衰老、维护健康的战役就此打响。但是，Salk研究所的科研团队却表示，过犹不及！他们最新发现，只有端粒长度刚刚好（不过度缩短不过度延长）才最有利于维持干细胞自我更新能力。
之前我们认为端粒缩短过度会对细胞造成伤害。现在出乎意料的是，端粒过度延长，同样也会损害细胞。Salk研究所分子和细胞生物学实验室教授JanKarlseder表示：“端粒的最佳长度介于两个极端之间。”
端粒是在每个染色体末端的DNA重复延伸，其长度可以通过一种叫做端粒酶的酶而得以增加。我们的细胞机器，可导致细胞在每次复制它们的DNA和分裂时，端粒一点点的被截短。端粒随着时间的推移而变短，染色体本身也容易受到损伤。最终细胞死亡。唯一的例外是干细胞，其利用端粒酶来重建它们的端粒，使它们保持分裂并分化为几乎任何类型细胞的能力，称为多能性。这些特性使得干细胞成为再生疗法的有前途的工具，来对抗与年龄有关的细胞损伤和疾病。
“生命时钟”端粒：维持干细胞自我更新
端粒是位于染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体。作为染色体的“帽子”，它负责维持染色体的完整性、调控细胞分裂周期，素有“生命时钟”之称，其长度与寿命、疾病息息相关。
端粒DNA由简单的DNA高度重复序列组成，由端粒酶催化其延长。DNA分子每次分裂复制，端粒就缩短一点，一旦端粒消耗殆尽，细胞将会立即激活凋亡机制走向死亡。所以端粒其长度反映细胞复制史及复制潜能。
唯一例外的是干细胞。干细胞利用端粒酶重塑端粒，从而维持自我更新、多向分化的能力。这一特质促使干细胞成为再生医学、细胞治疗的研究热点，被广泛应用于治疗疾病和抗衰老研究中。
端粒长度刚刚好，才最好！
当端粒酶活性减弱，端粒长度缩短，最终导致细胞死亡。相反，当端粒酶水平上调，端粒长度会延长。但是，这种过度延长会增加染色体的不稳定性，同样造成细胞损伤。
他们发现，端粒延长会激活XRCC3和Nbs1蛋白质，启动端粒修剪机制。当胚胎干细胞中XRCC3和Nbs1两种蛋白的表达量下降后，会阻止端粒缩短。同时，他们以以诱导性多能干细胞（iPSCs）为样本，发现这类细胞携带端粒缩短的标志物，它可以作为评估细胞重编程成功率的指标。
Karlseder强调：“人为延长端粒长度会导致端粒的脆弱性，从而引发癌变。这一最新成果显然与‘延长端粒长度有助于改善机体健康、延长寿命’观点相悖。”这意味着，端粒长度由端粒延长（由端粒酶负责）和端粒缩短（由一对蛋白质XRCC3和Nbs1调控）两种机制权衡。
接下来，该研究小组观察了诱导多能干细胞（iPSCs），它们是重编程回到干细胞状态的分化细胞（如皮肤细胞）。iPSCs——因为可通过遗传学手段与捐赠者匹配，并且容易获得，因此成为干细胞疗法常见和重要的工具。研究人员发现，iPSCs含有端粒修剪的标记，从而使它们的存在成为“一个细胞被成功地重编程”的一个有用衡量。
Rivera说：“干细胞重编程是一个重大的科学突破，但方法仍在完善中。了解端粒长度是如何被调节的，是实现干细胞治疗和再生医学前景的重要一步。”