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最全综述!系统介绍端粒的生物学功能及与衰老的关系

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iNature前沿 2021-01-16 22:05

在过去的一个世纪中,公共卫生和医学的进步推动了全球预期寿命的急剧增长。按照目前的轨迹,到2050年,将有21亿人的年龄超过60岁。这一人口里程碑将伴随着与年龄有关的疾病的大量增加,例如阿尔茨海默氏病,心血管疾病和癌症,在60岁以后每5年发生率实际上翻一番。世界老龄化人口不断增加的社会和经济负担使老龄化研究处于中心位置。衰老的标志包括各种相互关联的分子机制和细胞系统,它们共同作用以推动衰老过程。

2021年1月14日,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心Deepavali Chakravarti等人在Cell 在线发表题为“Telomeres: history, health, and hallmarks of aging”的综述文章,该综述概述了端粒研究的历史和现状,突出了端粒功能障碍与衰老标志之间的联系,并研究了端粒和端粒酶在推动衰老,早衰综合征和常见的与年龄相关疾病的标志中看似普遍的作用,例如神经变性和癌症。该综述描述端粒和衰老机制的密切联系如何为抗衰老和疾病预防策略的发展提供信息。

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在过去的一个世纪中,公共卫生和医学的进步推动了全球预期寿命的急剧增长。按照目前的轨迹,到2050年,将有21亿人的年龄超过60岁。这一人口里程碑将伴随着与年龄有关的疾病的大量增加,例如阿尔茨海默氏病,心血管疾病和癌症,在60岁以后每5年发生率实际上翻一番。在新的医学和健康方面,世界将经历不可持续的慢性病负担,这会给社会和经济造成巨大损失。衰老与此类疾病之间的联系促使人们对衰老的机制和减弱其影响的策略进行了基础研究。

衰老是一种进行性退行性状态,伴有组织干细胞耗竭,组织炎症,基质改变,细胞衰老和代谢功能障碍。这些细胞和组织的变化反映了线粒体,蛋白稳态,细胞间通讯,营养感应,表观遗传学和DNA修复等潜在的分子畸变,导致基因组不稳定和破坏,包括端粒功能障碍。对衰老的各种分子机制的日益深入的了解指出,端粒是驱动衰老过程及其相关疾病的分子环路的诱因或放大剂。

端粒由重复的核苷酸序列组成,这些核苷酸序列形成“帽结构”,其功能是维持染色体的完整性。人类端粒维持相关的基因缺陷与生殖细胞和体细胞变性疾病有关,例如先天性角化病,特发性肺纤维化,溃疡性结肠炎等。用无效或可诱导的端粒酶等位基因进行工程改造的小鼠帮助研究人员在端粒功能障碍与衰老本身之间建立联系,早衰综合征以及慢性炎症和退行性疾病。内源性端粒酶的重新激活可逆转具有端粒功能障碍的小鼠的过早衰老。killifish和斑马鱼都是端粒生物学研究的模型:它们的端粒长度与人类相似,而其端粒功能障碍表型与鼠模型中的相似。

这篇综述概述了端粒研究的历史和现状,突出了端粒功能障碍与衰老标志之间的联系,并研究了端粒和端粒酶在推动衰老,早衰综合征和常见的与年龄相关疾病的标志中看似普遍的作用,例如神经变性和癌症。该综述描述端粒和衰老机制的密切联系如何为抗衰老和疾病预防策略的发展提供信息。

参考消息:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.028

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