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2009诺贝尔医学奖与长生不老梦
 
(发布时间2009/10/23)
 

在东方,有秦始皇派人去蓬莱仙岛求“长生不老药”的故事,而西方的亚历山大大帝,也曾为了长生而去寻找传说中的“青春之泉”。可以说,从古至今,人类对长生不老的追求从未间断过。2009年诺贝尔生理和医学奖得主对老化机制的开创性研究再次唤起了人们的长生不老梦,并引发了新的养生之道。

今年获得诺贝尔医学奖的3位科学家,伊利莎白-布莱克伯恩(左)、卡罗-格雷德(中)、杰克-绍斯塔克(右)

2009年诺贝尔生理和医学奖于10月5日揭晓,瑞典卡洛琳斯卡医学院宣布了诺贝尔医学奖由3位美国科学家共同获得,以表彰他们在端粒和端粒酶的开创性研究中所做出的贡献。这三位科学家分别是美国加州大学旧金山分校生物化学与生物物理学系教授61岁的伊丽莎白-布莱克伯恩(Elizabeth H. Blackburn),美国约翰斯-霍普金斯医学院分子生物学和遗传学系主任兼教授48岁的卡罗-格雷德(Carol Greider),以及哈佛医学院遗传学教授57岁的杰克-绍斯塔克(Jack W. Szostak)。

神秘的端粒
 
组合成人类基因的脱氧核糖核酸(DNA)分子被压进我们的46个染色体里。由于人类及大多数其他生物的染色体是线形而不是环形的,所以染色体的末端有着互相粘在一起的可能性,而且染色体里的DNA很容易受到损害。但是早在二十世纪三十年代,科学家就已经发现染色体的末端有着某种结构,能够起到保护染色体的作用,就像鞋带两端防止磨损的塑料套一样。但是,这个被称作端粒的结构是如何保护染色体的却一直是一个谜。

人类的46个染色体是线形的

当DNA的结构被发现后,科学家再次发现线形染色体的末端还面临着另一个危机。在七十年代,脱氧核糖核酸结构的发现者之一詹姆-瓦特森预测了由于受DNA结构以及复制DNA蛋白的限制,线形染色体在每一次的细胞分裂后都会不断缩短,最终导致染色体的解体。然而,拥有线形染色体的单细胞生物却不存在这个问题,这一现象一直困扰着科学家。

开创性的实验
 
在伊丽莎白-布莱克伯恩刚开始她的研究工作时,她对DNA序列的研究非常感兴趣。在七十年代末,当她在研究一种微生物——四膜虫的染色体时,她发现在染色体的末端有一个重复的DNA序列——CCCCAA。在同一时期,杰克-绍斯塔克也在从事染色体的研究,他发现线形染色体在进到酵母细胞时,就会遭到降解而解体。

1980年,布莱克伯恩在一个科学会议上发表了她的发现,并吸引了绍斯塔克的兴趣。他们决定做一个他们两人都觉得不可思议的实验:布莱克伯恩从四膜虫细胞里把她发现的神秘的重复DNA序列提取出来,交给了绍斯塔克。绍斯塔克再把这个DNA序列粘在线形染色体的末端,并把它放进酵母细胞里去。

染色体末端的端粒起到保护染色体的作用

实验的结果让他们大吃一惊,四膜虫染色体末端的重复DNA序列竟然能够在另一种生物——酵母的细胞里起到保护染色体的作用。这个历史性的实验显示生物细胞里存在着一个保护染色体的基本机制。过后科学家在人类、植物及动物细胞的染色体末端都发现了这一DNA序列。

端粒酶——长生不老药?
 
在1984年,今年诺贝尔医学奖的第三个得主卡罗尔-格雷德当时还是布莱克伯恩的博士生,只有23岁。她的研究课题是端粒保护染色体的机制。她们相信存在着一个保护端粒的酵素。在圣诞节那一天,格雷德终于在细胞提取物里发现了这种酵素——端粒酶。这个酵素是蛋白和核糖核酸的结合,而且该核糖核酸也拥有CCCCAA序列。端粒酶能够在每次细胞分裂后,利用CCCCAA序列作为复制端粒的模板,来复制并增长端粒,从而确保端粒不会越来越短。

端粒酶结构(NCBI)

随着端粒及端粒酶的发现,科学家发现了端粒的长度对细胞的分裂能力担当了至关重要的角色。布莱克伯恩和绍斯塔克的实验显示,当他们让端粒酶的基因产生突变,从而消除端粒酶的功能后,酵母和四膜虫的端粒在每次细胞分裂后都会持续缩短,最后导致这些细胞停止分裂。
 

科学家还发现人类细胞不能无限量地分裂,也是因为缺少端粒酶的缘故。因为人类细胞里的端粒酶是被抑制的,细胞里只有微量的端粒酶,所以端粒会随着人类细胞的分裂而逐渐缩短。而当端粒缩短到极限时,细胞就呈现老化,不能再分裂下去。科学家还发现,端粒缩短导致的细胞老化是人类老化的一大机制。一些人类早衰症,如沃尔呐综合症,就是由于端粒的加速缩短而引起的。
 

格雷德的另一个突破性研究是发现重新激活端粒酶能够使老化的人类细胞 “返老还童”,继续分裂下去。这使许多人把端粒酶形容为长生不老药。但是随着研究的深入,科学家发现事实并不像他们想像的那么简单。利用端粒酶来延迟细胞老化有一个潜在危险,因为端粒酶在细胞里同时起到了正反两面作用,虽然它能够帮助维持端粒的长度而减缓细胞老化,但是过于活跃的端粒酶却能导致细胞分裂失调而形成肿瘤。

48岁的沃尔呐综合症患者

端粒研究引发的养生之道

近年来,端粒和端粒酶的研究依然是最热门的课题之一。科学家发现端粒保护染色体的另一个功用在于它能够招募一个叫“保护者”的蛋白复合物,使其在染色体末端形成一个“帽状”结构。目前,专家们持续研究这些蛋白是如何协同端粒酶和其它蛋白维持端粒的长度、结构和功能的。除此之外,科学家们还极力研究端粒和端粒酶对人类老化及罹患癌症的影响。一些专家尝试用药物或疫苗来抑制端粒酶从而消灭肿瘤细胞。同时有研究显示,端粒的缩短和多种老化疾病,如心血管病及糖尿病等有关。科学家们认为,多种因素都会负面影响端粒酶的操作和加速端粒的缩短,其中包括由暴饮暴食引起的代谢应激及氧化应激,还有精神压力等。近年来,除了继续研究端粒和端粒酶的基本机制,布莱克伯恩把部分研究转向如何改善对人类端粒的保养。去年,她的研究组发表了突破性研究,显示了三个月的饮食和生活方式改变,就足以加强人类细胞保护端粒的能力,使细胞年轻化。

那么他们发现的这些养生秘诀是什么呢?多吃低脂肪、未经加工的食物、蔬菜、水果及豆类,并从事一些轻微的运动及打坐,相信你一定可以做得到。

多吃蔬菜、水果是科学家推荐的养生之道之一

 

 

 
 
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