北卡罗来纳大学(UNC)的研究人员TaghreedAl-Turki博士和JackGriffith博士发现，染色体末端的端粒包含编码两种小蛋白质的遗传信息，他们发现其中一种是在某些人类癌细胞以及患有端粒相关缺陷的患者的细胞中升高。这一发现表明，曾被认为由于简单的DNA重复而无法编码蛋白质的端粒可能具有关键的生物学功能，这可能与我们对癌症和衰老的理解有关。

“根据我们的研究，我们认为对这些蛋白质进行简单的血液检测可以为某些癌症和其他人类疾病提供有价值的筛查，”微生物学和免疫学Kenan杰出教授、北卡罗来纳大学莱恩伯格综合癌症中心成员格里菲斯说。“这些测试还可以衡量‘端粒健康’，因为我们知道端粒会随着年龄的增长而缩短。”

Al-Turki和Griffith在一篇题为“哺乳动物端粒RNA(TERRA)可以被翻译成缬氨酸-精氨酸和甘氨酸-亮氨酸二肽重复蛋白”的论文中报告了他们在PNAS中的发现，他们在论文中说他们的观察结果“表明端粒，特别是在经历端粒功能障碍的细胞中，可能会表达两种具有潜在强大生物学特性的二肽重复蛋白。”

大约80年前，科学家们首先确定了我们现在称为端粒的染色体末端的元素。在哺乳动物和许多其他生物体中，这些端粒包含一个独特的DNA序列，该序列由多个重复的TTAGGG碱基组成——(TTAGGG)n重复——以某种方式抑制染色体相互粘连。当细胞分裂时，端粒会缩短，最终变得如此短以致于细胞无法再正常分裂，从而导致细胞死亡。

二十年前，格里菲斯实验室表明，端粒DNA的末端环回自身形成一个小圆圈，从而隐藏末端并阻止染色体与染色体的融合。之前也已经表明，真核生物端粒被转录并产生富含G的RNA，称为TERRA。但该领域已确立的教条认为，由于其单调的重复序列，端粒无法编码蛋白质，更不用说具有强大生物学功能的蛋白质了。正如Griffith和Al-Turki在他们新发表的著作中指出的那样，“人们一直认为这种RNA是纯结构性的，不编码蛋白质。”

有趣的是，2011年佛罗里达州的一个研究遗传性肌萎缩侧索硬化症的小组报告说，罪魁祸首是一种含有六碱基重复序列的RNA分子，通过一种新的机制可以产生一系列有毒蛋白质，这些蛋白质由两个氨基酸组成，在其他。更笼统地说，北卡罗来纳大学的研究人员解释说，“最近在几种人类核苷酸扩增疾病中的发现表明，包含长链3或6nt重复序列的RNA转录本可以形成强大的二级结构，可以在多个框架中翻译以产生同肽或二肽重复蛋白，多项研究表明它们对细胞有毒。”

在他们最新的工作中，Al-Turki和Griffith注意到ALS相关RNA与人类端粒产生的RNA惊人的相似，他们假设可能存在相同的新机制。“......在几种人类疾病中阐明的重复相关非ATG翻译机制(RAN)如果被哺乳动物TERRA使用，可能会产生两种二肽重复蛋白，重复缬氨酸-精氨酸和重复甘氨酸-亮氨酸，”他们写道。

对于他们报告的研究，科学家们进行了实验，以证明这种端粒DNA可以指导细胞产生两种二肽重复蛋白，缬氨酸-精氨酸(VR)n和甘氨酸-亮氨酸(GL)n，它们充当信号蛋白.信号蛋白触发细胞内其他蛋白质的连锁反应，然后导致对健康或疾病很重要的生物学功能。

然后，Al-Turki和Griffith化学合成了VR和GL，产生了针对重复VR二肽蛋白的多克隆抗体，并使用包括电子和共聚焦显微镜在内的技术以及最先进的生物学方法检查了这两种蛋白质的特性。他们的结果表明，VR蛋白在某些人类癌细胞以及患有因端粒缺陷引起的疾病的患者的细胞中含量升高。作者写道，结果“表明，当细胞经历端粒危机时，这些重复的二肽蛋白会大量产生。它们的丰度可能会改变核酸代谢和一般蛋白质合成，并引发细胞炎症反应。”

格里菲斯实验室的博士后研究员Al-Turki说：“我们认为，随着年龄的增长，我们血液中VR和GL的含量可能会稳步上升，这有可能为生物年龄提供一种新的生物标志物，而不是实际年龄.我们认为炎症也可能触发这些蛋白质的产生。”

格里菲斯进一步指出，“当你反对当前的想法时，你通常是错误的，因为你在反对许多在各自领域努力工作的人。但有时科学家们未能将来自两个非常遥远的领域的观察结果放在一起，而这正是我们所做的。发现端粒编码两种新型信号蛋白将改变我们对癌症、衰老以及细胞与其他细胞通讯方式的理解。许多问题仍有待解答，但我们现在的首要任务是为这些蛋白质开发一种简单的血液检测方法。这可以告诉我们我们的生理年龄，并提供癌症或炎症等问题的警告。”

然而，作者建议，还需要进一步的研究。“在对这些二肽重复蛋白了解更多之前，假设它们的唯一生物活性与毒性有关是错误的。未来对细胞周期中VR和GL二肽蛋白的合成、降解和水平的研究，以及对其毒性的一般分析，对于提供了解它们在细胞中的功能的线索具有重要价值。”

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标签：端粒蛋白质细胞