撰文 | 王聪
人体本质上是由数万亿个活细胞组成，这些细胞停止复制和分裂时就会出现细胞衰老，而人体也会随着细胞的衰老而衰老。我们早已知道基因会影响细胞的衰老方式和人类的寿命，但它们究竟是如何运转的目前仍不清楚。
端粒（Telomere）是存在于真核细胞染色体末端的一小段简单的DNA高度重复序列（TTAGGG）-蛋白质复合体，端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能，被称作细胞的“生命时钟”。
众所周知，端粒与衰老有着密不可分的关系。细胞每分裂一次，端粒就会缩短一点。一旦端粒消耗到一定程度，细胞就会进入衰老状态，进而死亡。
人端粒酶逆转录酶基因（hTERT）控制端粒酶的活性，而端粒酶在细胞中负责延长端粒，在某些细胞类型（包括生殖细胞和癌细胞）中，人端粒酶逆转录酶基因（hTERT）的活性可确保在细胞分裂时将端粒重置为原来的长度。这本质上是重置了“生命时钟”，这也是癌细胞可以继续繁殖并形成肿瘤的原因。
了解人体端粒酶逆转录酶基因（hTERT）是如何被调节和激活的，以及为什么它只在某些类型的细胞中活跃，有助于人类对抗衰老和延长寿命，也有助于阻止癌症扩散。
近日，华盛顿州立大学朱继跃教授团队在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表了题为：Polymorphic tandem DNA repeats activate the human telomerase reverse transcriptase gene 的研究论文。
该研究发现，人类基因组中的一段不编码蛋白的“垃圾DNA”序列 VNTR2-1，能够驱动端粒酶基因的活性，从而影响衰老和癌症发生。这项研究让科学家距离解开衰老之谜又近了一步。
众所周知，人类DNA中有30亿碱基对，但这些DNA仅仅编码约2万个蛋白质，DNA的绝大部分是不编码蛋白质的非编码序列，其中近50%是不编码蛋白质的重复DNA序列，这些序列往往被认为是基因组中的“垃圾DNA”或暗物质，很难研究。
在这项研究中，研究团队发现一个内含子可变数量串联重复元件——VNTR2-1，由53到160个42bp的重复序列组成，在不同人群中长度差异很大。
VNTR2-1 作为一种增强子样元件，以染色质依赖性方式激活细胞中的人端粒酶逆转录酶基因（hTERT）转录，对其活性至关重要。
研究团队发现，从癌细胞（人类细胞系和小鼠）中删除 VNTR2-1 序列，会导致端粒缩短、细胞老化和肿瘤停止生长。
随后，该团队研究了美国佐治亚州的白人和黑人百岁老人的 VNTR2-1 序列长度，并与其他人进行对比，发现 VNTR2-1 序列长度在53个拷贝到160个拷贝不等，而且端粒酶基因在 VNTR2-1 序列较长的人中更活跃。
由于仅在美国黑人中发现了非常短的 VNTR2-1 序列，因此研究团队对其进行了进一步研究，发现与对照组参与者相比，具有短 VNTR2-1 序列的百岁老人相对较少。
这些发现表明，VNTR2-1序列通过对人端粒酶逆转录酶基因（hTERT）的调控，在人类衰老和癌症发生中发挥重要作用。
朱继跃教授表示，VNTR2-1 序列短也并不一定意味着寿命就一定会更短，因为VNTR2-1 序列短意味着端粒酶基因不太活跃，因此端粒长度可能更短，但这也会降低患癌症的可能性。
致癌基因和抑癌基因并不能解释人类患癌症的全部原因，而这项研究告诉我们，癌症的实际情况要复杂得多，VNTR2-1 序列有助于我们了解衰老和癌症的遗传多样性，也提示了我们需要更仔细地研究这种所谓的“垃圾DNA”。
朱继跃教授（左二）
论文链接：
https://www.pnas.org/content/118/26/e2019043118