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2011/11/27

 

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返老還童--端粒和端粒酶

#FormatImgID_0#細胞裏每個新部件的發現,都被有趣的故事所環繞,端粒和

端粒酶也不例外。按照教科書的說法,端粒是染色體末端的一種特殊結構,是DNA與相關蛋白質的複合體。端粒主要有兩大生理功能:維持染色體結構的完整性,防止染色體被核酸酶降解及染色體間相互融合;防止染色體結構基因在複製時丟失,解決了末端複製的難題。

早在19389月,著名遺傳學家赫爾曼·穆勒(Hermann Muller),首次提出端粒這一概念,以英文telomere表示。它在題為《染色體改造》(The remaking of chromosomes)的文章中談到,端粒一定具有某種特殊的功能,即可以對染色體的末端起到封閉的作用。從某種意義上講,如果染色體不被這樣封閉,染色體就不會持續存在。與此同時,另一位遺傳學家芭芭拉·麥克林托克(Barbara McClintock)也意識到這一問題。囿於實驗條件和技術,他們未能繼續深入研究端粒到底具有何種特殊功能?時間行駛至上世紀70年代。彼時剛興起的基因重組技術,為科學家研究DNA打開一扇大門。隨著人們對DNA聚合酶研究的深入,新的問題隨之而來DNA每複製一輪,末端都將損失一段DNA片段。如果沒有補償機制,DNA在經過萬千代複製後,終將不斷縮短甚至消失。這一難題,被DNA雙螺旋結構發現者詹姆斯·沃森(James Waston)稱為“末端複製問題”。

2009諾獎得主布萊克本,也在思考這一重大科學問題。1978,它在四膜蟲的rDNA末端發現了約50個串聯在一起的六核苷酸重複序列CCCCAA。原來,端粒巧妙特殊,通過重複的序列來解決“末端複製問題”。1980年,布萊克本在學術會議上報告這一成果時,引起紹斯塔克的注意。當時,他正嘗試在釀酒酵母裏,建構人工染色體,卻每每遭遇被降解的結局。布萊克本的報告,讓他茅塞頓開。他進入布萊克本的實驗室,將四膜蟲端粒序列整合入質粒,並將該質粒成功轉入酵母細胞,使人工染色體走入現實。