端粒缩短
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想想鞋带两端那截塑料头。它们并不是鞋带有用的部分,却能防止鞋带散开磨损。染色体——也就是你细胞里成束的DNA——在它们的末端也有类似的保护性帽子,称为端粒。每当一个细胞为了分裂而复制自己的DNA时,这些帽子就会缩短一点。这种逐渐的磨损被称为端粒缩短,经过多次分裂,它慢慢地把细胞倒数着推向“退休”。
端粒由一段短小的DNA序列反复重复而成(在人类中,是单元TTAGGG重复了数千次)再加上保护性蛋白。它们的存在是为了解决一个真实的问题,叫做末端复制问题:复制DNA的机器无法把线性染色体的最末端完整地复制出来,所以每一轮都会损失一点。端粒是由重复的、不编码的序列构成的缓冲区,因此每次损失掉的是“废料”,而不是关键的基因。但这个缓冲区是有限的。一旦端粒缩短到一个临界的长度,细胞就会把自己的染色体末端感知为受损,并以进入衰老或凋亡作为回应——这正是海弗利克极限的分子基础。
有些细胞利用一种叫端粒酶的酶来躲开这场倒数,它能重建端粒。端粒酶在生殖细胞和干细胞中高度活跃,让它们能分裂得久得多,而大多数癌症会重新激活它,从而变得近乎不死。端粒长度有时被营销成一座简单的、你可以让它“返老还童”的“生物钟”;现实要复杂得多。端粒缩短是公认的若干衰老标志之一,而不是唯一的原因,那些声称能延长端粒的保健品之类的“速效方案”并未得到验证,甚至可能有风险,因为不受约束的端粒维持是癌症的特征,而不只是年轻的特征。
每当一个分裂中的血液前体细胞复制它的染色体时,复制DNA的机器都无法触及最末端,于是一小段端粒就丢失了。由于端粒只是重复的缓冲序列,起初没有任何基因受到损害。经过许多轮循环后,端粒缩短到临界长度,细胞感知到“末端受损”,便停止分裂,这说明端粒缩短就像一个内置的分裂计数器。
端粒每分裂一次就缩短一点,像一个内置的倒计时。
端粒长度并不是一个可靠的个人年龄计量表,而延长端粒也并非显然就是好事。因为癌症正是靠保持端粒较长才得以存活的,所以人为地增强端粒维持是一种双刃剑式的干预,而非简单的青春之泉。