端粒縮短
/ TEL-oh-meer SHOR-ten-ing /
想想鞋帶兩端那截塑膠頭。它們並不是鞋帶有用的部分,卻能防止鞋帶散開磨損。染色體——也就是你細胞裡成束的DNA——在它們的末端也有類似的保護性帽子,稱為端粒。每當一個細胞為了分裂而複製自己的DNA時,這些帽子就會縮短一點。這種逐漸的磨損被稱為端粒縮短,經過多次分裂,它慢慢地把細胞倒數著推向「退休」。
端粒由一段短小的DNA序列反覆重複而成(在人類中,是單元TTAGGG重複了數千次)再加上保護性蛋白。它們的存在是為了解決一個真實的問題,叫做末端複製問題:複製DNA的機器無法把線性染色體的最末端完整地複製出來,所以每一輪都會損失一點。端粒是由重複的、不編碼的序列構成的緩衝區,因此每次損失掉的是「廢料」,而不是關鍵的基因。但這個緩衝區是有限的。一旦端粒縮短到一個臨界的長度,細胞就會把自己的染色體末端感知為受損,並以進入衰老或凋亡作為回應——這正是海弗利克極限的分子基礎。
有些細胞利用一種叫端粒酶的酵素來躲開這場倒數,它能重建端粒。端粒酶在生殖細胞和幹細胞中高度活躍,讓它們能分裂得久得多,而大多數癌症會重新激活它,從而變得近乎不死。端粒長度有時被行銷成一座簡單的、你可以讓它「返老還童」的「生物鐘」;現實要複雜得多。端粒縮短是公認的若干衰老標誌之一,而不是唯一的原因,那些聲稱能延長端粒的保健品之類的「速效方案」並未得到驗證,甚至可能有風險,因為不受約束的端粒維持是癌症的特徵,而不只是年輕的特徵。
每當一個分裂中的血液前體細胞複製它的染色體時,複製DNA的機器都無法觸及最末端,於是一小段端粒就丟失了。由於端粒只是重複的緩衝序列,起初沒有任何基因受到損害。經過許多輪循環後,端粒縮短到臨界長度,細胞感知到「末端受損」,便停止分裂,這說明端粒縮短就像一個內建的分裂計數器。
端粒每分裂一次就縮短一點,像一個內建的倒數計時。
端粒長度並不是一個可靠的個人年齡計量表,而延長端粒也並非顯然就是好事。因為癌症正是靠保持端粒較長才得以存活的,所以人為地增強端粒維持是一種雙刃劍式的干預,而非簡單的青春之泉。