美国华盛顿州立大学药学院Jiyue Zhu教授领导的一个研究小组最近发现了一个名为VNTR2-1的DNA区域，该区域似乎驱动端粒酶基因的活性，该基因已被证明可以防止某些类型的细胞衰老。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(pNAS)上。

端粒酶基因控制着端粒酶的活动，端粒酶帮助产生端粒，端粒是位于每条DNA链末端的帽子，保护我们细胞内的染色体。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点。当端粒变得太短时，细胞就不能再繁殖，导致它们衰老和死亡。然而，在某些细胞类型中——包括生殖细胞和癌细胞——端粒酶基因的活动确保了DNA被复制时端粒被重置为相同的长度。从本质上说，这就是在新后代中重新启动衰老时钟的原因，但这也是为什么癌细胞可以继续繁殖并形成肿瘤的原因。

了解端粒酶基因是如何调控和激活的，以及为什么它只在某些类型的细胞中活跃，可能在某一天成为了解人类如何衰老以及如何阻止癌症扩散的关键。这就是为什么朱在过去20年的科学家生涯中只专注于研究这种基因。

Zhu说，他们最近发现，VNTR2-1有助于驱动端粒酶基因的活动，这一发现特别值得注意，因为它所代表的DNA序列类型。

“我们几乎50%的基因组是由不编码蛋白质的重复DNA组成的，”Zhu说。“这些DNA序列往往被认为是‘垃圾DNA’或我们基因组中的暗物质，它们很难研究。我们的研究表明，其中一个单元实际上具有增强端粒酶基因活性的功能。”

他们的发现基于一系列实验，这些实验发现，删除癌细胞的DNA序列——无论是人类细胞系还是小鼠——会导致端粒缩短，细胞衰老，肿瘤停止生长。随后，他们进行了一项研究，观察了高加索人和非裔美国百岁老人以及佐治亚百岁老人研究(Georgia Centenarian study)中对照组参与者的DNA样本序列的长度。该研究在1988年至2008年期间跟踪调查了一组100岁或以上的人。研究人员发现，序列的长度从短至53个DNA重复或复制到长至160个重复。

Zhu教授说:“它的差异很大，我们的研究实际上表明，端粒酶基因在序列较长的人体内更活跃。”

由于非常短的序列只在非裔美国参与者中发现，他们更仔细地观察了这一组，发现与对照组参与者相比，具有较短VNTR2-1序列的百岁老人相对较少。然而，Zhu教授表示，值得注意的是，序列较短并不一定意味着寿命较短，因为这意味着端粒酶基因的活性较低，端粒长度较短，这可能会降低患癌症的可能性。

“我们的发现告诉我们，VNTR2-1序列有助于我们衰老和癌症的遗传多样性，”Zhu说。“我们知道致癌基因——或癌症基因——和肿瘤抑制基因并不能解释我们患癌症的所有原因。我们的研究表明，这种情况比致癌基因的突变要复杂得多，这有力地证明了我们应该扩大研究，更仔细地研究这种所谓的垃圾DNA。”

Zhu指出，由于非裔美国人已经在美国生活了好几代，他们中的许多人都有白人祖先，他们可能从白人那里继承了一些这种基因序列。所以下一步，他和他的团队希望能够在非洲人群中研究这种序列。

除了Zhu，论文的作者还包括华盛顿州立大学的共同第一作者Tao Xu和De Cheng等人，以及他们在中国东北林业大学、宾夕法尼亚州立大学、北卡罗来纳州立大学的合作者。

Tao Xu, De Cheng, Yuanjun Zhao, Jinglong Zhang, Xiaolu Zhu, Fan Zhang, Gang Chen, Yang Wang, Xiufeng Yan, Gavin p. Robertson, Shobhan Gaddameedhi, philip Lazarus, Shuwen Wang, Jiyue Zhu. polymorphic tandem DNA repeats activate the human telomerase reverse transcriptase gene. proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (26): e2019043118 DOI: 10.1073/pnas.2019043118