端粒：人體細胞「末日時鐘」

【美國趣味科學網站2月23日報道】題：人體的「末日時鐘」向死亡或癌症倒數(記者 安伯·丹斯)

人體的每個細胞都有自己的「末日時鐘」，滴滴答答地倒數著自己能夠安全分裂的次數，這種像蓋子一樣覆蓋在染色體末端的「鐘錶」叫做端粒。就像鞋帶末端的塑料箍一樣，端粒起著防止染色體磨損散開的作用。但是，隨著每次細胞分裂，端粒都會變短一些。

當端粒萎縮到一個特定的點，細胞可能會發生兩種變化。細胞一般會死亡。但是在癌症的病例中，細胞會繼續存活。如果科學家能夠研製出控制端粒的藥物，他們或許就可以治療衰老疾病和癌症。

研究人員從20世紀30年代就知道端粒覆蓋在染色體末端，但是直到20世紀70年代他們才搞清楚這些覆蓋物的成分。最早描述出端粒成分的是以加利福尼亞大學聖弗朗西斯科分校的伊麗莎白·布萊克本為首的科學家。他們需要一種豐富的端粒來源進行研究，最終，他們找到了生活在池塘、名為四膜蟲的生物體。這種生物僅由一個細胞構成，細胞表面覆蓋著很多小小的、投射物狀的「纖毛」，使其在顯微鏡下看起來毛茸茸的。但是對於端粒研究者來說，細胞內的東西才有意義：大約兩萬個染色體，每個末梢都有端粒。相比之下，人類細胞僅有46個染色體。

布萊克本、約翰斯·霍普金斯大學的卡蘿爾·格雷德和哈佛大學醫學院的傑克·紹斯塔克因為美國國家衛生研究院資助的關於端粒的研究分享了2009年度的諾貝爾生理學或醫學獎。

首先，他們發現端粒是在染色體末端反覆出現的、相同的DNA序列。在人體中，端粒由縮寫作TTAGGG的序列重複大約2000次構成。

研究人員還發現了細胞是怎樣製造更多端粒的。這對於例如成長中的胎兒來說非常重要，他們的細胞分裂得很快。一種名為端粒酶的物質能給染色體末端增加更多的TTAGGG序列，幫助端粒保持自己的長度。相比之下，大多數成年人的人體細胞對端粒酶的控制非常嚴格，端粒酶本身也並不十分活躍。

當一個細胞分裂為崩個子細胞時，必須複製其DNA。但是DNA複製機制不能到達染色體的最末端。端粒覆蓋在染色體末端意味著不會有重要的基因被切斷。端粒還能防止染色體彼此粘連融合。

如果端粒和端粒酶不能正常發揮作用就會導致疾病。比如成人型早老症患者在20幾歲時就開始衰老。美國國家衛生研究院資助的另一名科學家、位於加州拉霍亞的索爾克研究所的簡·卡爾賽德發現，成人型早老症患者有時會出現端粒缺失或是染色體部分粘連的情況。卡爾賽德為一個成人型早老症患者的細胞提供額外的端粒酶之後，細胞DNA的受損程度較之沒有額外端粒酶的細胞要輕。

端粒酶過多也不是一件好事，大多數惡性腫瘤部在染色體末端製造出大量端粒酶——高達正常量的10至20倍。細胞不停地分裂，因此形成腫瘤。