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人类能活到5000岁吗?科学家有了突破性新发现
11-19 17:00:35 来源:红星新闻

据CNN报道,根据美国亚利桑那州立大学和得克萨斯农工大学的一项新研究表明,科学家们已经在植物王国里找到了人类和单细胞动物之间细胞永生的“缺失环节”,或许对延缓人类衰老进程有重要作用。

这项研究周一(18日)发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。“这是我们第一次确定了植物端粒酶成分的详细结构”,研究报告合著者、亚利桑那州立大学生物化学教授朱利安·陈(Julian Chen,音译)博士说。

端粒酶是一种制造端粒DNA的酶,端粒是位于染色体顶端的一种复合结构,在细胞分裂时保护细胞不老化。“现在终于有了一种方法来研究植物的端粒酶,并了解植物端粒酶与动物端粒酶之间的差异或相似之处。”朱利安·陈说。而科学家希望能从植物的调节、机制或结构中学到一些东西,可以应用到人类的端粒酶上。

高水平端粒酶减缓细胞衰老

这一发现会不会让人类有一天活得和传说中的“玛士撒拉”树(一种狐尾松,可以活5000多年)一样长呢?对此,朱利安·陈表示,在基础研究方面,这是一个巨大的突破,但应用到人类身上还有很长的路要走。然而,加州大学旧金山分校的伊丽莎白·布莱克本等专家却对此持乐观态度。

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图示:染色体——细胞分裂——端粒缩短。来源:CNN

布莱克本与约翰·霍普金斯大学的卡罗尔·格雷德和哈佛大学的杰克·绍斯塔克一起获得了2009年诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他们在端粒和端粒酶方面的发现。他们的研究成果揭示,端粒变短,细胞就老化;如果端粒酶活性很高,端粒的长度就能得到保持,细胞的老化就被延缓。

布莱克本说,“令人兴奋的是,这篇论文阐明了植物是如何填补端粒酶RNA漫长进化史中缺失的环节……这一基本的新认识可能为优化人类健康的端粒维护新途径铺平道路。”

报道称,端粒就像鞋带末端的塑料帽。高水平的端粒酶使这些端粒保持较长水平,从而使它们在细胞分裂时继续保护细胞不受损害。

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传说中的“玛士撒拉”树(一种狐尾松,可以活5000多年)。图据PBS

人体内大多数细胞的端粒酶含量都很低,随着端粒酶的分裂而衰老。老化的细胞等于身体老化,因为老化的细胞不能再正常运作。

然而,当细胞的末端受到大量端粒的保护时,在细胞分裂时,就只有一小部分的端粒丢失,重要的DNA则完好无损。考虑到一个典型的细胞分裂约50至70次,没有端粒这个“保护帽”可能会导致染色体不稳定或细胞停止分裂。

所以人类的卵子、精子和干细胞染色体均含有高水平的端粒酶,可以不断地分裂,避免快速衰老。

但是端粒也不是永恒存在的,每一次细胞分裂,大约就有20个碱基对从端粒丢失。当人的身体处于氧化应激状态时,每个细胞分裂会丢失50到100个碱基对。

吸烟、不良饮食、压力和其他有害的生活方式行为会使人的身体处于氧化应激状态。正常细胞分裂带来的磨损加上身体处于氧化应激状态,即使是很长的端粒也会被磨损。

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人体内大多数细胞的端粒酶含量都很低,随着端粒酶的分裂而衰老。图据视觉中国

但是,如果科学能够驾驭端粒酶的秘密,我们就有可能延长端粒的寿命,从而减缓衰老过程。

为何植物端粒酶研究如此重要?

布莱克本、格雷德和绍斯塔克在2009年获得诺贝尔奖,是因为他们在端粒和端粒酶方面的突破性发现。他们从池塘浮渣中的单细胞生物中提取了端粒DNA,展示了它如何保护酵母中的染色体,并对构建端粒DNA并延长其寿命的端粒酶进行了鉴定和命名。

自那以后,端粒酶被发现几乎普遍存在于所有物种中,但方式复杂。

“这种酶的作用从最简单的生物体到人类都是相似的,”布莱克本说:“然而,端粒酶的RNA部分长期以来一直是个谜,因为它在不同的生命进化分支之间惊人地不同。”

每个物种的端粒RNA都有其独特的成分,并不是所有的基因都能防止衰老。例如,一些端粒较长的物种比端粒较短的物种寿命短。

科学家们继续探索端粒和端粒酶在衰老过程中的作用,现在他们认为端粒可能只是影响衰老过程的一部分。“如果细胞有端粒酶,它们会活得更久,但这些细胞只是你身体的一部分,”朱利安·陈说:“至于它是否能延缓整个人的衰老或延长寿命,那就是另外一回事了。”

现在,科学界有了一个全新的端粒酶王国来研究——由2500多种植物组成。

朱利安·陈说:“也许植物和动物的端粒酶活性是不同的,我们知道一些核心是类似的,但可能有一些额外的特征。”

他们希望能从植物的调节、机制或结构中学到一些东西,可以应用到人类的端粒酶上。“所以就基础研究而言,这真的很令人兴奋,因为这是一个全新的领域,我们可以探索端粒如何在植物中发挥作用。”

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