【戏说端粒 03】

端粒与生物钟
　　
　　在与衰老有关的众多学说中，染色体端粒长度的改变曾一度被认为是最有说服力的假设之一。端粒是真核细胞内染色体末端的DNA重复片段，被科学家比做是“鞋带两端防止磨损的塑料套”。

　　最早观察染色体末端的科学家日拉布在1885年注意到，染色体上所有的末端都处于细胞核的一侧。20世纪30年代，两个著名的遗传学家麦克林托克和穆 勒发现了染色体的末端可维持染色体的稳定性和完整性。穆勒将它命名为“telomere”，这是由希腊词根“telos”（末端）和“meros”（部 分）组成的。

　　30多年前，海弗利克首次提出将体外培养的正常人成纤维细胞的“有限复制力”作为细胞衰老的指标。在培养过程中，细胞群中的大部分成纤维细胞经历了一 定次数的分裂后便不再分裂。海弗利克猜测细胞内有一个限制细胞分裂次数的“钟”，后来通过细胞核移植实验发现，这个“钟”位于细胞核的染色体末端—端粒上。

　　1985年，格雷德和布莱克本在四膜虫中发现了可以延长端粒长度的端粒酶。之后，美国耶鲁大学的莫林于1989年在人宫颈癌细胞中也发现了人端粒酶。 近年来，随着人端粒酶的发现和端粒学说的提出，科学家相信决定人类细胞衰老的“生物钟”就是位于染色体末端的端粒，它会随着岁月的流失而缩短。

　　关于端粒丢失同衰老的关系理论是由苏联科学家奥洛威尼科夫博士于1973年首次提出的。他认为，端粒的丢失很可能是因为某种与端粒相关的基因发生了致 死性的缺失。目前认为，人体细胞内端粒酶活性的丧失将导致端粒缩短，每次丢失50～200个碱基，这种缩短使得端粒最终不能被细胞识别。端粒一旦短于“关 键长度”，就很有可能导致染色体双链的断裂，并激活细胞自身的检验系统，从而使细胞进入死亡状态。

　　端粒和端粒酶影响衰老最有力的证据是学者博德纳等证实的。如果细胞试图要维持其正常分裂，那么就必须阻止端粒的进一步丢失，并且激活端粒酶。库奇等认 为，由于人体细胞中的端粒酶未被活化，从而导致了端粒缩短。因此，只有那些重新获得端粒酶活性的细胞才能继续生存下去，对于那些无法激活端粒酶的细胞将只 能面临趋向衰老的结果。研究人员还发现，患有一种可加速衰老的遗传病的病人具有异常短的端粒，这进一步表明端粒在衰老过程中所起的重要作用。
　　
　　在人体细胞中，研究者还发现，端粒缩短的速率与细胞抗氧化损伤的能力相关。容易遭受氧化损害的细胞，其端粒缩短更快，反之，那些更能抵抗这种损伤的细胞，端粒缩短得较慢。因此，科学家们认为，如果能减少细胞损伤或激活端粒酶，即可控制人类的衰老进程。

　　有人曾经在各种体内体外环境下，对人淋巴细胞的衰老与其端粒长度、端粒酶活性的关系进行了观测，推测端粒酶活性和端粒长度的调节有可能是淋巴细胞增殖的控制因素。随后，这一推测在人体淋巴细胞的发育、分化、激活和衰老过程中被得到验证。

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