逐渐变短的端粒
当细胞准备分裂时，DNA会紧紧缠绕在蛋白质周围，形成能为遗传物质提供结构和支撑的染色体。端粒就位于染色体的末端，它们是DNA的一种重复延伸，是染色体的“保护帽”，就像鞋带末端的塑料帽一样，起到防止染色体内的遗传物质受损的作用。
在每条染色体的末端，端粒起着保护帽的作用。
然而，每一次细胞分裂，染色体的顶端都会被“裁掉”一小段DNA，使得每一次细胞分裂都会伴随端粒的缩短。这意味着随着年龄的增长，细胞分裂次数的增多，端粒就会越来越短，从而更有可能失去保护DNA的能力。DNA损伤会导致突变的出现，造成细胞不受控制地分裂，从而引发癌症。
但是，当细胞的端粒在经历了太多次的分裂后变得过短且积累了一些损伤时，细胞就会进入一种“僵尸”状态来阻止细胞分裂，以此达到避免癌变的目的。
僵尸细胞的出现
僵尸细胞，也被称为衰老细胞，是一类仍然活着，却又已经失去分裂能力的细胞。它们无法正常工作，不能帮助充盈组织。它们对死亡具有抵抗力，因此随着年龄的增长它们会在体内逐渐累积。
早在几十年前，科学家就已经知道，端粒缩短会引发实验室培养的细胞衰老。但是，端粒缩短是诱发衰老的唯一因素吗？端粒损伤是否也会使细胞变成僵尸细胞？
对于这一问题，学界并没有确切的定论。因为用来破坏DNA的工具通常是非特异性的，会导致整个染色体的损伤，因此很难对此问题进行试实验研究。
现在，在一项新发表在《自然·结构与分子生物学》杂志上的研究中，一组研究人员找到了一种只会对染色体的端粒造成氧化损伤的新方法。通过损伤端粒，他们发现了一种诱导细胞衰老的新机制，确定了端粒的直接受损足以引发衰老并产生僵尸细胞。
只损伤端粒的研究
在实验中，研究人员则将一种能专门与端粒结合的特殊蛋白，附着在了实验室培养的人类细胞的端粒上。然后，他们在这种蛋白质中添加了一种感光染料。当细胞被光束照射时，这种染料会产生破坏DNA的氧自由基。由于这种染色蛋白只与端粒结合，因此它只会在端粒造成DNA损伤，不会影响染色体和细胞的其余部分。
被氧自由基（绿色箭头）破坏的染色体（蓝色）顶端的端粒（绿色）变得脆弱，并引发衰老。（图：Ryan Barnes/Opresko Lab, CC BY-NC-ND）
通过这种方法，研究人员发现，端粒的损伤使细胞在仅仅4天后就变成了僵尸状态。这比在实验室中通过细胞重复分裂来缩短端粒从而诱发衰老要快得多。此外，研究人还发现，端粒对氧化损伤“极其敏感”，端粒的损伤会破坏DNA复制，并诱导导致衰老的应激信号通路。
这些发现清晰地表明，端粒的直接损伤足以使细胞变成僵尸细胞，即使它们的保护帽并没有缩短。这一发现也解答了为什么一些功能失调的端粒并不总是比功能正常的端粒短的谜题。
一些正在进行的研究
了解了这一机制对测试防止衰老的干预措施有积极作用。僵尸细胞可以促进有癌变风险的细胞衰老，吸引免疫细胞来清除癌细胞，以达到对健康有益的目的。也可以通过损害组织的愈合和免疫功能，以及分泌促进炎症和肿瘤生长的化学物质，而导致疾病。
现在，许多研究人员正在研究能够保护端粒不受损害、防止僵尸细胞堆积的治疗和干预措施。他们在小鼠身上进行的多项研究表明，去除僵尸细胞可以改善认知功能、肌肉量和功能，并从病毒感染中恢复，从而促进健康衰老。此外，一些研究还在试图开发一些抗衰老药物，这些药物要么可以杀死僵尸细胞，要么可以从一开始就阻止它们的发展。
这项研究关注的是发生在可分裂的细胞（如肾脏细胞和皮肤细胞）中的端粒损伤，研究人员现在正在研究这种损伤是如何在不分裂的细胞（如神经元、心肌细胞）中发挥作用的。
#创作团队：
撰文：糖兽
排版：雯雯
#参考来源：
https://theconversation.com/cells-become-zombies-when-the-ends-of-their-chromosomes-are-damaged-a-tactic-both-helpful-and-harmful-for-health-186445
https://www.eurekalert.org/news-releases/957045
#图片来源：
封面图 & 首图：Thomas Ried/NCI Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health via Flickr, CC BY-NC
发表于 2022-7-30 20:02
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