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2009年诺贝尔生理医学奖:端粒的发现

2009年诺贝尔生理医学奖授予 Elizabeth Blackburn、Carol Greider 和 Jack Szostak,奖励的成就是发现了染色体端粒(telomeres)。

1970年代 Elizabeth Blackburn 和她的合作者发现了在染色体两段的端粒结构――重复的DNA序列,Jack Szostak 和她合作,先是合成拥有端粒序列的染色体,然后注入酵母细胞,证明端粒的存在可以在酵母细胞分裂的过程中,保护染色体不会丢失,因此而发现了端粒的作用。这是在1982年,2年后她当时的博士生Carol Greider发现了细胞内合成端粒的端粒酶(telomerase)。今年的诺贝尔生理医学奖就是颁给这3人。

端粒的发现,最重要的贡献,是回答了在细胞分裂中,如何保证DNA序列不会丢失的问题。

每条染色体,都是由两条长长的DNA分子,通过碱基配对形成的一条长链。细胞分裂之前,需要先复制DNA。复制DNA是拿已有的DNA链作为模板,合成一条可与之碱基配对的新链。问题在于,负责DNA复制的DNA聚合酶(DNA polymerase),不能直接在DNA模板上合成新链,而必须在DNA模板上先通过碱基配对,放上一小段序列(称为引物),DNA聚合酶才能跟在后面合成新链。在细胞中,引物是RNA,在完成引物作用后就被降解了。这样就出现一个新的问题:新合成的DNA总会比DNA模板少一段。随着细胞分裂,将会有越来越多的DNA序列丢失,造成遗传信息不能完整传代。

端粒的发现,回答了这个问题。这些重复序列的DNA,被安在染色体末端,每次染色体复制,都会丢失部份端粒,但不会损失其它DNA序列。这样端粒通过牺牲自己,保证了DNA序列的完整性。端粒的另一个作用,是帮助形成染色体末端的环状结构,这样在平时可以把染色体末端“锁住”,避免出现松散的DNA因与其它DNA分子发生重组而遭到破坏。所以 Blackburn 把端粒形容为鞋带两头的套,保证鞋带不会松开。

如果染色体一次又一次的被复制,端粒会越来越短。一般认为,当端粒缩短到一定程度,会启动细胞衰老,或者停止继续分裂,或者导致细胞死亡。这是正常的生理机制,如果细胞能够绕过这一机制,继续分裂或拒绝死亡,那就是发生了癌变。

由此可见,端粒和衰老和癌症有关,所以曾有许多人试图通过研究端粒,找到抗衰老和癌症防治的办法。但其实答案不是那么简单,能否通过保护端粒来延缓衰老,或者通过控制端粒,比如通过抑制端粒酶来有针对性的控制癌细胞分裂,目前还没有满意的答案。

端粒的发现,不仅回答了一个染色体复制中的重要问题,而且为医学研究提供了一条新的途径,其意义是十分重大的,相信这也是诺贝尔奖委员会给这三位科学家(其中两位女性)颁发生理医学奖的原因。

4 Comments

  1. […] 原文链接:http://taohuawu.net/2009/10/06/nobel-medicine-prize-2009-telomeres/ 2009年10月6日00:48 标签: telomere, 端粒, 诺贝尔医学奖 订阅评论 发表评论 | Trackback […]

  2. Jane说道:

    支持,一直觉得是不是可以专注于科学传播。因为感觉到国内现在还是因为语言的问题信息并不那么流通。我很喜欢SCIENCE等杂志的podcast,用业余时间便可以了解到如此丰富的科学故事,为什么不能拥有这些顶尖杂志的中文版podcast呢,相信在国内的市场也是很大的吧,既针对科学工作者,促进科研,又针对普通学生,民众,促进科学普及,不知道前辈怎么看?

  3. newlight说道:

    我的本行是细胞生物学,确实想多做些科学传播方面的工作,不过做这些事,要有决心,也需要不少资源啊。

  4. […] 原文链接:http://taohuawu.net/2009/10/06/nobel-medicine-prize-2009-telomeres/ […]

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