癌癥，衰老相關(guān)疾病和其他疾病與稱為“端粒酶”的重要酶密切相關(guān)。加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員在“細(xì)胞”雜志上報(bào)道了這種曾經(jīng)神秘的酶的最深?yuàn)W的科學(xué)理解，其催化核心——其中大部分活動(dòng)發(fā)生——現(xiàn)在可以在原子分辨率附近看到。

“我們現(xiàn)在看到的不僅僅是時(shí)鐘的表面，我們看到了內(nèi)部組件的相互作用如何使它工作，”加州大學(xué)洛杉磯分校學(xué)院化學(xué)和生物化學(xué)教授，該研究的資深作者Juli Feigon說，“在每一步中，我們都會(huì)越來越近，看到越來越多的細(xì)節(jié)，現(xiàn)在可以開始推斷酶的外觀，以及它的功能。了解這可能會(huì)促進(jìn)開發(fā)針對(duì)特定部件的新藥酶。

研究人員在制作DNA的過程中首次報(bào)道了端粒酶，并報(bào)道了端粒酶催化核心結(jié)構(gòu)的最高水平細(xì)節(jié)。

“第一次，我們有一個(gè)端粒酶的框架或藍(lán)圖，”UCLA博士后Lukas Susac說，“我們知道人們有端粒酶突變并且生病，但是我們并不了解它是如何發(fā)生的，除了知道端粒酶不起作用外，現(xiàn)在我們可以說問題在于找到端粒酶內(nèi)的特定位點(diǎn)，也許可以看到為什么這種酶有時(shí)不能正常工作，為了治療疾病，首先我們必須找到問題出現(xiàn)的位置，現(xiàn)在這是可能的，當(dāng)然，還有一些步驟可以解決�！�

端粒酶的主要工作是維持端粒中的DNA，即人類染色體末端的結(jié)構(gòu)。當(dāng)端粒酶不活躍時(shí)，每次細(xì)胞分裂時(shí)，端粒縮短。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，端粒最終變得很短以至于細(xì)胞停止分裂或死亡。

Feigon是加州大學(xué)洛杉磯分校分子生物學(xué)研究所的會(huì)員，也是加州大學(xué)洛杉磯分校能源部基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究所的會(huì)員，他說，具有異�；钚远肆Ｃ富钚缘募�(xì)胞可以不斷重建其保護(hù)性染色體帽并不會(huì)死亡。隨著時(shí)間的推移，這是有害的，因?yàn)镈NA錯(cuò)誤積累和損害細(xì)胞。端粒酶在癌細(xì)胞中特別活躍，使癌癥得以生長和擴(kuò)散。

Feigon的研究團(tuán)隊(duì)利用淡水池中常見的稱為“Tetrahymena thermophila”的單細(xì)胞微生物進(jìn)行了這項(xiàng)研究。端粒酶組分在四膜蟲中相對(duì)廣為人知，并且是首先發(fā)現(xiàn)端粒酶和端粒的有機(jī)體。端粒酶的核心催化核心在包括人類在內(nèi)的所有生物體中都是相似的。

端粒酶含有專門的“逆轉(zhuǎn)錄酶”或一類蛋白質(zhì)，其具有四個(gè)主要區(qū)域和幾個(gè)亞區(qū)域。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們已經(jīng)揭示了酶的逆轉(zhuǎn)錄酶中稱為“TRAP”的一個(gè)大的、以前未知的亞區(qū)域。而不是從DNA復(fù)制到RNA（通常DNA會(huì)產(chǎn)生RNA），這使得蛋白質(zhì) - 逆轉(zhuǎn)錄酶使用RNA來制造DNA;一個(gè)廣為周知的是HIV逆轉(zhuǎn)錄酶，是許多藥物的目標(biāo)。

雖然其他逆轉(zhuǎn)錄酶可以復(fù)制任何任意的RNA序列并使其脫離DNA，但端粒酶的逆轉(zhuǎn)錄酶僅復(fù)制特定的6個(gè)核苷酸的RNA并且多次制造長鏈DNA。（核苷酸是DNA和RNA的組成部分。）TRAP在染色體末端添加小片DNA以防止細(xì)胞每次分裂時(shí)縮短重要部分。

研究人員首次報(bào)告了TRAP的結(jié)構(gòu)、形狀和重要性以及它與之相互作用的區(qū)域。

“科學(xué)的喜悅是當(dāng)你成為世界上第一個(gè)看到重要事物的人，”國家科學(xué)院院士Feigon說， “我記得當(dāng)我們看到這個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí)，我們認(rèn)為我們已經(jīng)解決了難題中的一個(gè)重要部分，并且是唯一見過這個(gè)的人，這非常令人興奮�！�

Feigon的研究團(tuán)隊(duì)正在了解這些區(qū)域如何相互交流和溝通。在科學(xué)雜志2015年的一項(xiàng)研究中，F(xiàn)eigon及其同事報(bào)道了一個(gè)名為“TEN”的主要位置。現(xiàn)在研究人員報(bào)告了TEN和TRAP的結(jié)構(gòu)，以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔貌⑴c端粒酶RNA相互作用。研究人員在Cell上報(bào)道，科學(xué)家歸因于TEN區(qū)域的許多突變實(shí)際上破壞了TEN與TRAP的相互作用。

這是研究人員首次在制作DNA的過程中看到端粒酶。研究人員在催化核心中添加核苷酸至增長的DNA鏈后立即捕獲端粒酶。（催化核心由端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶和RNA組成。）

這項(xiàng)研究對(duì)抗癌癥有什么影響？癌細(xì)胞不斷繁殖，為此，端粒酶必須高度活躍 - 它不在健康的細(xì)胞中。為了減少這一點(diǎn)，了解如何定位酶的活性將是有用的。這項(xiàng)新研究通過提供有關(guān)目標(biāo)部件的線索，使這一目標(biāo)更接近現(xiàn)實(shí)。