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《科學》:諾獎得主最新發現!端粒長短有染色體特異性,不同染色體間不僅差異極大,而且出生就定了丨科學大發現

作者:奇點網

*僅供醫學專業人士閱讀參考

《科學》:諾獎得主最新發現!端粒長短有染色體特異性,不同染色體間不僅差異極大,而且出生就定了丨科學大發現
《科學》:諾獎得主最新發現!端粒長短有染色體特異性,不同染色體間不僅差異極大,而且出生就定了丨科學大發現

也不知道是不是奇點糕關心少了,感覺好久沒看到過氣網紅端粒的消息了。有一陣兒好多打着延長端粒抗衰老旗号的保健品呢,現在都一窩蜂去搞NMN啥的了。

端粒可能給不少人留下的印象都是染色體的倒計時,每自我複制一次端粒就縮短一點,等短得差不多了細胞也就嗝屁了。不過其實還有端粒酶來兢兢業業補充DNA複制消耗的序列,端粒倒也沒那麼容易“用完”。

今天要介紹的研究來自端粒領域的大牛學者Carol Greider,這位牛逼的女科學家研究端粒已經有三十多年,端粒酶就是她的發現,這些工作為她帶來了2009年的諾貝爾生理學或醫學獎(不到50歲就得獎了好年輕啊我輩楷模)。

《科學》:諾獎得主最新發現!端粒長短有染色體特異性,不同染色體間不僅差異極大,而且出生就定了丨科學大發現

這個深耕30年的領域,如今還能帶來令人驚訝的新發現,搓搓手期待吧。

由Greider帶領的約翰·霍普金斯大學團隊今日在《科學》雜志發文,研究者們使用了先進的納米孔測序技術,以接近單核苷酸的分辨率對147個個體的染色體端粒長度進行了分析。有趣的是,端粒中位長度4.7kb,但不同染色體端粒長度差異極大,竟能超過6kb。端粒長短的這種差異具有個體保守性,在出生時确定,随年齡增長也得以保持。

《科學》:諾獎得主最新發現!端粒長短有染色體特異性,不同染色體間不僅差異極大,而且出生就定了丨科學大發現

論文題圖

端粒太短不是好事,如果不能維持端粒長度,與年齡相關的退行性疾病風險就會增加,如肺纖維化、骨髓衰竭和免疫抑制。但端粒太長同樣有問題,長端粒會增加癌症風險,增加端粒酶表達的突變是癌症中最常見的突變之一。

端粒長度到底如何調控?我們對這一過程了解的匮乏,一定程度上在于缺失合适的端粒長度測量工具。

從Southern blotting到FlowFISH和qFISH,工具有進化,但不夠。這裡研究者們提出了一種新的基于納米孔測序的方法,TelomereProfiling,結合了計算機算法,可以以接近單核苷酸的分辨率測量細胞端粒長度。實際使用中,每個flowcell可生成約50000個端粒reads,平均長度約20kb,單個樣本成本約80-140美元,可稱物美價廉。

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有趣的是,在對人類樣本的測試中,研究者們有了意外的發現。

測序結果顯示,人類端粒長度的波動範圍非常之大,甚至在一對同源染色體的母系(M)和父系(P)兩條染色體之間都能有很大的不同。人類端粒長度中位數為4.7kb,但1pM和1pP的端粒長度差異可達6kb。

Greider:震撼

端粒長短似乎是染色體特定的,端粒長的染色體端粒恒長。研究者發現,4q、12q、3p基本是端粒最長的染色體,而17p、20q和12p最短。

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人類染色體端粒長度

研究者還分析了不同年齡段的樣本,觀察端粒長度差異随年齡的變化,發現在臍帶血樣本中已經能夠确認同樣的結論,而且随着年齡增長,端粒長度普遍縮短,長度差異卻是一直保持的。

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與臍帶血樣本(下)的對比

研究者猜想,端粒較短的染色體可能在細胞衰老中起到關鍵影響。

此外,新技術提供的精準讀數可以精确定位端粒相鄰序列,這些序列可能與端粒酶調節端粒長度有關,那麼它們就有可能作為預防某些端粒相關疾病的新靶點。

參考資料:

[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0431

[2]https://news.ucsc.edu/2024/04/telomere-lengths.html

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本文作者丨代絲雨