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本质上讲，人体由上万亿的活细胞构成。随着细胞衰老，逐渐停止复制和分裂，人体也就衰老了。科学家早就知道了基因会影响细胞衰老及人的寿命，但其具体机制仍然没有明确。美国华盛顿州立大学（Washington State University）的科研人员主持了一项研究，该研究的成果已经解决了谜团的一小部分，人类离解开衰老之谜又近了一步。
Jiyue Zhu是该校药剂学与药学科学学院的一名教授。他领导的研究团队近日发现名为VNTR2-1（intronic variable number tandem repeat element，内含子可变数串联重复元件）的DNA区域似乎能够增强端粒酶基因的活性，而端粒酶基因能够在某些类型的细胞中防止衰老。这项研究已发表在《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS）上。
端粒酶基因调控端粒酶的活性，端粒酶会辅助端粒形成，而端粒则是位于DNA链末端的“帽子”，可以保护细胞内的染色体。在正常细胞中，每次细胞分裂前复制DNA时，端粒的长度就会缩短一些。当端粒过短时，细胞便无法增殖，只能逐渐衰老凋亡。然而，在某些类型的细胞（包括生殖细胞和癌细胞）中，端粒酶基因的激活使得DNA复制时（缩短的）端粒会重新变回原来的长度。这其实重启了新一代细胞中的衰老时钟，但同时也使癌细胞得以不断繁殖形成肿瘤。
人类染色体（灰色）的末端有端粒（白色）形成的“保护帽”（图片来源：维基百科）
如果能够知道端粒酶基因的调控、激活机制，以及它为何仅在某些类型的细胞中活跃表达，有朝一日这可能会成为我们理解人类衰老方式和防止肿瘤扩散方法的关键。正因为如此，Zhu在作为科学家的20年间一直全身心投入在端粒酶基因的研究中。
Zhu表示，VNTR2-1有助于驱动端粒酶基因激活，而由于VNTR2-1的DNA序列类型特殊，他们团队的这一发现是很值得注意的。
“我们基因组中有几乎50%是由重复的非编码DNA（即不会表达蛋白质的DNA）构成。”Zhu介绍道，“这些DNA序列容易被看作‘垃圾DNA’或基因组中的黑暗物质，并且人们很难对它们进行研究。但我们发现了这些非编码DNA中的一个片段实际上具有增强端粒酶基因活性的功能。”
这个发现基于一系列实验，他们将人细胞系和小鼠的癌细胞内的这段DNA序列删除，结果癌细胞的端粒变短了，细胞开始衰老，肿瘤也不再生长。随后，他们又进行了一项研究，着眼于两组人群DNA样本中这段序列的长度。研究人群均来自佐治亚百岁老人研究（the Georgia Centenarian Study）的对照组，该研究于1988年至2008年随访了一组100岁及以上的人。其中一组是高加索人种，另一组则是非洲裔美国人（这两组人年龄范围为20至59岁，平均39岁）。研究者发现，该序列最短由53个重复序列（或拷贝）构成，最长可达160个。（译者注：本段根据参考文献信息有所改动。）
“它（该序列长度）的变化范围很大，而我们研究发现，该序列越长的人端粒酶基因表达越活跃。”Zhu说。
由于只有非洲裔美国人中出现了短序列，于是他们更深入地研究了这个人群，（将该人种的百岁老人与上文的同人种对照人群相比）发现，这个群体中只有相对较少的百岁老人的VNTR2-1序列偏短（也就是说，与年轻的人相比，该样本中非洲裔美国百岁老人绝大部分都拥有较长的序列）。但是，Zhu认为值得注意的是，具有较短的序列并不必然意味着寿命较短，因为它同样说明端粒酶基因没有那么活跃，端粒长度可能更短，患癌症的几率也就更低。
“我们的发现说明，VNTR2-1为衰老和癌症发生增加了遗传多样性。”Zhu说，“我们知道，癌基因（oncogenes）和抑癌基因（tumor suppressor genes）无法完全解释我们为何会得癌症。而我们的研究表明癌症的发生远比一个癌基因的突变要复杂，对继续深入研究这些所谓的‘垃圾DNA’也提供了一个强有力的支持。”
当癌基因被激活时，正常细胞变成了癌细胞。（图片来源：维基百科）
Zhu提到，由于非洲裔美国人已经在美国定居了很多代，其中很多人都有高加索人祖先，他们可能从这些祖先那里遗传得到了这种序列。所以，他和团队希望下一步能够研究非洲人群的这一序列。
作者：Judith Van Dongen
翻译：安君
审校：李诗源
引进来源：美国华盛顿州立大学
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