“垃圾DNA”序列在衰老和癌癥中的潛在作用

人體基本上由數萬億個活細胞組成，它隨著細胞老化而老化，當這些細胞更終停止復制和分裂時就會發生這種情況。科學家們早就知道基因會影響細胞的衰老方式和人類的壽命，但它究竟是如何運作的仍不清楚。由華盛頓州立大學的研究人員領導的一項新研究的結果解決了這個難題的一小部分，使科學家離解開衰老之謎又近了一步。

由藥學院教授朱繼悅領導的研究小組，更近發現了一個名為VNTR2-1的DNA區域，該區域似乎可以驅動端粒酶基因的活性，該基因已被證明可以防止某些類型的衰老的細胞。該研究發表在美國國家科學院院刊（PNAS）上。

端粒酶基因控制端粒酶的活性，端粒酶有助于產生端粒，端粒是每條DNA鏈末端的帽，保護細胞內的染色體。在正常細胞中，每次細胞在分裂之前復制它們的DNA時，端粒的長度都會變短一點。當端粒太短時，細胞就不能再繁殖，導致它們老化和死亡。

然而，在某些細胞類型（包括生殖細胞和癌細胞）中，端粒酶基因的活性可確保在復制DNA時將端粒重置為相同的長度。這本質上是重新啟動新后代衰老時鐘的原因，但也是癌細胞可以繼續繁殖并形成腫瘤的原因。

了解端粒酶基因是如何被調節和激活的，以及為什么它只在某些類型的細胞中活躍，有一天可能成為了解人類如何衰老以及如何阻止癌癥擴散的關鍵。這就是為什么朱在過去20年的科學家職業生涯中一直專注于研究這種基因的原因。朱說，他的團隊更新發現VNTR2-1有助于驅動端粒酶基因的活性，這一發現尤其值得注意，因為它代表的DNA序列類型。

他們的發現，基于一系列實驗，發現從癌細胞（人類細胞系和小鼠）中刪除DNA序列會導致端粒縮短、細胞老化和腫瘤停止生長。隨后，他們進行了一項研究，研究了喬治亞州百歲老人研究中白人和非洲裔美國百歲老人以及對照組參與者的DNA樣本中的序列長度，該研究對1988年至2008年期間100歲或以上的人群進行了追蹤。

研究人員發現，該序列的長度從DNA的53個重復（或拷貝）到160個重復不等。“它變化很大，我們的研究實際上表明，端粒酶基因在序列較長的人中更活躍，”朱說。

由于僅在非裔美國人參與者中發現了非常短的序列，他們更仔細地觀察了該組，發現與對照組參與者相比，具有短VNTR2-1序列的百歲老人相對較少。然而，朱說值得注意的是，序列較短并不一定意味著你的壽命會更短，因為這意味著端粒酶基因不太活躍，你的端粒長度可能更短，這可能會降低你患癌癥的可能性。

“我們的研究結果告訴我們，這個VNTR2-1序列有助于我們衰老和我們如何患癌癥的遺傳多樣性，”朱說。“我們知道，致癌基因或癌癥基因和腫瘤抑制基因，并不能解釋我們患癌癥的所有原因。我們的研究表明，情況比致癌基因的突變復雜得多，并為擴大我們的研究，以更仔細地研究這種所謂的垃圾DNA。”

朱指出，由于非裔美國人世代居住在美國，他們中的許多人都有白人祖先，他們可能從他們那里繼承了一些這個序列。因此，下一步，他和他的團隊希望能夠在非洲人群中研究該序列。