衰老是所有生物体共有的一个保守的生命现象。基因组的不稳定性被认为是造成衰老的一个重要原因。尽管真核生物的端粒（telomere）通常受到端粒酶（telomerase）的保护，但端粒与DNA双链断裂（DNA double strand break，DSB）的相似性使得它成为同源重组的易发位点。2009年，周金秋研究组的研究工作发现，端粒酶缺失后端粒重组的激活导致细胞寿命显著缩短。这一工作提示研究人员，端粒同源重组的发生能引发基因组不稳定性，从而加速细胞衰老。之后进行的遗传筛选鉴定到多个参与端粒重组的基因，这些基因被推测参与细胞寿命的调控，其中包括进化上高度保守的KEOPS复合物。
周金秋研究组的彭晶等以酿酒酵母为模式生物，阐述了KEOPS复合物亚基Cgi121调控细胞复制型寿命的分子机制。这一研究工作首先验证了端粒同源重组的激活加速细胞衰老，而抑制端粒重组后细胞寿命得以回复。Cgi121特异性地参与端粒同源重组。当CGI121基因缺失后，端粒同源重组效率降低，使得基因组更稳定，进而延长细胞寿命。值得注意的是，Cgi121并不影响另一重组高发区域——rDNA区域的同源重组，因此抑制端粒和rDNA区域的同源重组能叠加性地延长细胞寿命。进一步的机制研究表明，Cgi121可能是通过参与端粒末端单链DNA的产生来促进端粒重组，从而影响细胞寿命。这一工作揭示了同源重组与端粒酶竞争性地作用于端粒，从而影响细胞衰老的调控机制。
该研究得到了国家科技部和国家自然科学基金委的经费资助。
图：端粒同源重组与端粒酶竞争性地作用于端粒，调控细胞寿命。（A）野生型细胞中同源重组活性与端粒酶竞争，使得端粒处于亚稳定状态，导致普通长度的寿命。（B）当端粒重组水平降低时（如cgi121Δ突变体），端粒酶更好地保护端粒的稳定性，细胞寿命延长。（C）当端粒酶缺失后，端粒由于同源重组的作用而变得不稳定，细胞寿命缩短。
编辑：叶瑞优
新闻来源：http://www.cas.cn/syky/201504/t20150407_4333094.shtml
留言