癌细胞“免死金牌”被破译美国科研人员揭示端粒酶关键部位三维结构

  据中国医药报转 美国研究人员破译了一种酶的活性区结构,而这种酶掌管几乎所有人体肿瘤细胞的“生杀大权”,且控制细胞衰老的过程。这种酶名为“端粒酶”,破译它活性区结构的研究已持续10余年。这项由美国费城威斯塔研究所“威斯塔基因表达和调控项目”助理教授伊曼纽尔·斯戈达拉克斯博士主持的最新研究成果,8月31日由英国《自然》杂志网络版发布。该研究有望催生更有效的抗癌药品和抗衰老疗法。

  缘何能“免死”?

  人体中的端粒酶负责向染色体末端即“端粒”重复添加脱氧核糖核酸(DNA)短序列,以防细胞在分裂过程中损失遗传信息。

  端粒酶处于休眠状态时,细胞每分裂一次,端粒就短一些,最终失去类似于鞋带末端的固定作用,致使基因不稳定、细胞死亡。在胚胎干细胞等频繁分裂的细胞内,端粒酶处于活跃状态。在正常成年人的几乎所有细胞中,端粒酶则为休眠状态。

  不过,癌细胞通常能获得重新激活端粒酶的能力。“睡醒”后的端粒酶允许癌细胞无限复制,继而出现癌症的典型特征,即癌细胞不灭。端粒酶与90%的人体肿瘤相关。如果癌细胞中的端粒酶再度“休眠”,恶性肿瘤就会停止生长。

  形如面包圈

  斯戈达拉克斯小组利用X射线晶体结构分析法,成功解析出端粒酶活性区的立体结构。活性区名为端粒酶逆转录酶蛋白(TERT),是端粒酶中具有催化功能的“零件”。

  研究人员发现端粒酶活性区的外形像一个面包圈,且在掌握活性区结构后创建端粒酶功能模型。

  “这令人激动至极。”斯戈达拉克斯说,“我们第一次确定端粒酶如何在染色体末端集结,以开始复制端粒。”

  斯戈达拉克斯2006年进入威斯塔研究所,有意在分子层面了解端粒酶等物质的结构,希望把所获信息用于治疗人体疾病。他说,“由于在癌症和衰老方面扮演着重要角色,端粒酶显然成为我的研究对象之一。”

  然而,研究过程并非一帆风顺。斯戈达拉克斯等人一度为寻找原料发愁,最终在一种甲壳虫身上发现可产生稳定、足量端粒酶的基因。

  抗癌万灵药?

  “就化学疗法而言,端粒酶是一个理想目标。”斯戈达拉克斯说,“因为它在几乎所有人体肿瘤中处于活跃状态,在多数正常细胞中却没有活性。”

  他认定,“这意味着一种使端粒酶失去活性的药物或许可用于对抗所有的癌症,且几乎没有副作用。”另一方面,癌细胞重新激活端粒酶实现“免死”,给抗衰老治疗带来启示。

  研究人员认为,端粒酶可能在对抗衰老和与年龄相关的疾病治疗中扮演重要角色。如果能在一些正常人体细胞中激活端粒酶并实施有效控制,会使这些细胞重新分裂,可能让人体获得更健康、更年轻、寿命更长的组织。

  现有的端粒酶抑制药物在临床抗癌试验中表现不佳。斯戈达拉克斯打算进一步研究端粒酶的活性区,寻找能抑制端粒酶的新物质,改进现有端粒酶抑制药物。