加利福尼亞大學洛杉磯分校的生化學家近日繪制出合成端粒酶（核糖體蛋白酶）的主要蛋白質(zhì)及RNA（核糖核酸）的結(jié)構(gòu)，從而揭示了這種對于醫(yī)治癌癥與衰老具有十分重要意義的酶的合成機理。研究成果刊登在7月13日出版的《分子細胞》雜志上。
 
長期以來，由于端粒酶與癌癥及衰老有很大關(guān)系，所以一直吸引著科學家的關(guān)注。2009年，發(fā)現(xiàn)端粒及端粒酶是如何保護染色體的科學家獲得了諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。但迄今為止，學界對其構(gòu)造和三維結(jié)構(gòu)卻所知甚少。
 
項目主要成員瑪哈幸早在4年前進行博士后項目研究時發(fā)現(xiàn)，組成端粒酶的關(guān)鍵蛋白——p65蛋白由一對又硬又軟的長鏈按照一定規(guī)則纏繞在一起形成。每一個p65蛋白底端都有一個松軟、不規(guī)則的尾巴，這個具有柔韌性的尾巴主要負責端粒酶RNA鏈的彎曲性，以便為綁定其他蛋白質(zhì)建造一個支架。但至今沒有人知道p65蛋白是如何綁定RNA的，也沒人能夠繪制出其結(jié)構(gòu)圖。
 
在新研究中，研究人員選擇一種可在淡水池塘里找到的單細胞微生物四膜蟲作為研究對象。和人類一樣，這種單細胞原生動物的基因代碼均被儲存在排列整齊的染色體DNA（脫氧核糖核酸）長鏈上，端粒酶幫助建造其染色體的底端，即染色體底部保護帽，以阻止DNA退化。
 
加州大學洛杉磯分校分子生物研究所教授、項目主要負責人朱莉·費貢介紹說，細胞的每次分裂都會導致底端萎縮，經(jīng)過數(shù)次分裂之后，底端將被損壞，從而導致細胞死亡。若細胞端粒酶的活性一直處于高水平，那么它會時時重建DNA的保護帽，使它們能夠無限地進行自我復制，并變得長生不死。然而，死亡的細胞通常被認為是不好的。
 
費貢說：“在人體大多數(shù)細胞中，端粒酶并不具有很高的活性，因為我們并不想讓它們長生不老。”過度活躍的端粒酶會產(chǎn)生一個致命的結(jié)果，那就是導致大量錯誤的DNA繁殖，例如癌細胞不能自然死亡而在體內(nèi)大量累積。因此，如果找到一種可以關(guān)閉癌細胞端粒酶功能的辦法，就可以阻止癌細胞不停地繁衍和擴散。
 
終止一種酶的功能通常有兩種方法，其一是終止其活性，其二是阻止其合成。阻止其合成與停止其活性效果是一樣的，因為它不再能夠產(chǎn)生新的細胞。“我們知道，p65蛋白的尾巴對于它的功能非常重要，但當時不清楚原因是什么。”瑪哈幸說，“當我們把p65的尾巴剪掉后發(fā)現(xiàn)，端粒酶的合成變得非常有限，沒有尾巴的p65蛋白難以聚集在一起形成酶。”
 
通過X射線衍射晶體分析法和核磁共振光譜分析法，研究人員觀察了p65蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及它與端粒酶RNA相互作用的情況。他們發(fā)現(xiàn)，基于合成的需要，p65蛋白松軟的尾巴變成了一個堅硬的撬棍，撬開了RNA雙螺旋鏈。新變異的蛋白質(zhì)尾巴將RNA彎曲成一個新的形狀，使之能夠綁定構(gòu)成端粒酶的主要成分，一種稱之為逆轉(zhuǎn)錄酶的蛋白質(zhì)TERT。
 
p65蛋白質(zhì)不僅將RNA的兩個部分緊緊結(jié)合在一起，以便于TERT蛋白質(zhì)的附著，而且將RNA鏈尾端折疊起來，以便在端粒酶合成前保護它們。若沒有蛋白質(zhì)外殼的保護，“裸露著”的RNA不僅容易降解，而且會被其他酶吞噬?，敼抑赋觯?ldquo;數(shù)據(jù)顯示，這種蛋白質(zhì)尾翼對于綁定人體內(nèi)所有類型的RNA皆具有非常重要的作用。”