老化和癌症：酶保护染色体免受氧化损伤

EPFL科学家鉴定了细胞分裂期间染色体的蛋白质，并保护它们免受氧化损伤和缩短，与老化和癌症相关。

当细胞分开时，他们包装所有的东西遗传物质紧紧包裹染色体。我们的染色体的末端具有独特的结构，称为端粒。复制端粒需要特殊的机制，而成年生物只有少数细胞具备这种机制。这意味着随着时间的推移，染色体会变短，从而限制细胞的寿命，促进衰老。端粒也非常敏感氧化损伤，影响他们复制的能力。EPFL科学家现在已经发现了一种与染色体相关的蛋白质细胞分裂并保护他们的尖端免受氧化损伤。发现，发表在细胞报告这可能对我们如何在未来治疗癌症和其他与年龄相关的疾病的情况产生重大影响。

划分，损害和缩短

从细胞到其后代的基因组精确传递至关重要，以保持其特征和整个生物的健康。我们的基因组不断受到环境因素的损害，如阳光和氧自由基，这是我们正常代谢功能的副产品。因此，氧化损害是对地球上所​​有生命的持续威胁。

细胞已经进化了许多抗氧化防御，但细胞的一些部分，如染色体尖端，端粒，特别容易受到氧化损伤的影响。端粒是染色体每端的重复核苷酸的序列。它们的作用是保护从损伤或融合的染色体保护，这将是细胞的灾难性。在大多数成年组织中，每次分裂时，它的染色体的长度都缩短了;最终，端粒缩短了染色体的末端暴露，这导致细胞的死亡或不可逆的块进一步分裂。该过程通过氧化损伤加速。衰老的现行理论以及癌症，引用这些过程中端粒氧化损伤的核心作用。

一种保护端粒的酶

染色体是由紧密缠绕在特殊蛋白质周围的DNA组成的。EPFL的Joachim Lingner和Viesturs Simanis的实验室分析了整个细胞周期中端粒的蛋白质组成，以更好地理解氧化损伤如何影响分裂期间的端粒。

研究人员使用了许多分子生物学技术，包括一种叫做QTIP的相对较新的技术，其在染色体中标记各种蛋白质，使得研究人员可以比较并鉴定生命周期各个阶段的端粒蛋白质组成之间的定量差异。

该研究鉴定了一种叫做过洛昔洛昔林1（PRDX1）的酶。它用作抗氧化酶，这意味着细胞使用它来减轻氧化损伤的影响。

使用QTIP，研究人员在细胞周期的两相期间发现了大量的PRDX1：当细胞合成新DNA并重复其遗传物质（S阶段）时，以及在紧接着后（G2）期间，当在它开始分割之前，细胞的大小成长。

使用遗传技术，科学家从细胞中移除了PRDX1，发现端粒甚至更容易受到氧化损伤。这意味着PRDX1发挥了保护端粒的抗氧化作用。

此外，研究人员还能够阐明氧化损伤是如何影响端粒的。当他们将一种被氧化损伤的核苷酸结合到端粒中时，他们发现染色体停止了生长。原因是一种叫做端粒酶的酶通过延长染色体来构建染色体，当它遇到损坏的核苷酸时，它突然放弃了这个过程。癌症细胞需要端粒酶存活，这可能会开辟了一种用于攻击癌症酶的新颖途径。

“我们的研究链接氧化损伤和端粒，两者以前与老龄化和癌症相关联，”Joachim Lingner说。除此之外，端粒的氧化损伤还与心衰竭和肌营养不良的造成损伤。鉴定的PRDX1，Lingner的实验室现在将尝试确定是否有其他可以保护端粒的抗氧化酶：“我们预计对这个问题的进一步研究将提供帮助我们理解癌症发展，老化和遗传疾病机制的见解。”

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