在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院的研究人員開發(fā)出首個系統(tǒng)來觀察新合成的端粒中斷裂的DNA的修復(fù)。這一進展對設(shè)計新的癌癥藥物產(chǎn)生重要影響。相關(guān)研究結(jié)果于2016年10月19日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Break-induced telomere synthesis underlies alternative telomere maintenance”。

維持染色體的末端（被稱作端粒）完整性允許細胞持續(xù)地分裂和實現(xiàn)永生。論文通信作者、賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院癌癥生物學副教授Roger Greenberg博士說，“端粒非常像鞋帶末端上的鞋花---它們阻止DNA末端受到磨損。”

在大多數(shù)癌細胞類型中，端粒通過一種特定的被稱作端粒酶的酶將重復(fù)性的端粒DNA序列加入到染色體末端上來保持完整。癌細胞也能夠使用第二種涉及基于DNA修復(fù)的機制---被稱作端粒延伸替代（alternative lengthening of telomeres, ALT）---的方法。一般而言，癌細胞選擇其中的任何一種端粒維持方法就可變得永生。總的來說，大約15%的癌癥（比如，軟骨瘤、骨癌和腦癌）利用ATL過程來進行端粒延伸和維持。

當DNA發(fā)生斷裂時，它觸發(fā)乳腺癌抑制蛋白BRCA1和BRCA2等DNA修復(fù)蛋白發(fā)揮作用，并且與其他的輔助蛋白一起附著到受損的DNA片段上。這些蛋白讓這種DNA片段延伸出來，從而允許它被端粒DNA互補序列所識別。一般而言，這種被稱作同源重組的機制是兩個幾乎相同的DNA分子進行交換DNA構(gòu)成單元（building block）時發(fā)生的。

在當前的這項新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)端粒使用一種獨特的修復(fù)過程來制造新的DNA，他們稱之為“斷裂誘導的端粒合成（break-induced telomere synthesis）”。他們發(fā)現(xiàn)端粒的同源重組不同于涉及BRCA1、BRCA2和Rad51蛋白的其他類型的同源重組，其中這些蛋白在乳腺癌患者和有風險患上乳腺癌的人體內(nèi)發(fā)生突變。

Greenberg說，“這就是我們想要在癌細胞中阻止的東西，但是在此之前，當它在發(fā)生時，直接追蹤這個過程是不可能的。這是首項研究實時地追蹤同源重組的所有主要步驟。如今，鑒于我們更好地了解這個過程，在這個過程的不同點進行干擾來阻止癌細胞中的端粒不會持續(xù)延伸是可能的。這可能會將它們推向細胞死亡的邊緣。”