癌症，衰老相關疾病和其他疾病與稱為“端粒酶”的重要酶密切相關。加州大學洛杉磯分校的研究人員在“細胞”雜誌上報道了這種曾經神秘的酶的最深奧的科學理解，其催化核心——其中大部分活動發生——現在可以在原子分辨率附近看到。
“我們現在看到的不僅僅是時鐘的表面，我們看到了內部組件的相互作用如何使它工作，”加州大學洛杉磯分校學院化學和生物化學教授，該研究的資深作者Juli Feigon說，“在每一步中，我們都會越來越近，看到越來越多的細節，現在可以開始推斷酶的外觀，以及它的功能。瞭解這可能會促進開發針對特定部件的新藥酶。
研究人員在製作DNA的過程中首次報道了端粒酶，並報道了端粒酶催化核心結構的最高水平細節。
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構。當端粒酶不活躍時，每次細胞分裂時，端粒縮短。當發生這種情況時，端粒最終變得很短以至於細胞停止分裂或死亡。
Feigon是加州大學洛杉磯分校分子生物學研究所的會員，也是加州大學洛杉磯分校能源部基因組學和蛋白質組學研究所的會員，他說，具有異常活性端粒酶活性的細胞可以不斷重建其保護性染色體帽並不會死亡。隨著時間的推移，這是有害的，因為DNA錯誤積累和損害細胞。端粒酶在癌細胞中特別活躍，使癌症得以生長和擴散。
Feigon的研究團隊利用淡水池中常見的稱為“Tetrahymena thermophila”的單細胞微生物進行了這項研究。端粒酶組分在四膜蟲中相對廣為人知，並且是首先發現端粒酶和端粒的有機體。端粒酶的核心催化核心在包括人類在內的所有生物體中都是相似的。
端粒酶含有專門的“逆轉錄酶”或一類蛋白質，其具有四個主要區域和幾個亞區域。在這項研究中，科學家們已經揭示了酶的逆轉錄酶中稱為“TRAP”的一個大的、以前未知的亞區域。而不是從DNA複製到RNA（通常DNA會產生RNA），這使得蛋白質 - 逆轉錄酶使用RNA來製造DNA;一個廣為周知的是HIV逆轉錄酶，是許多藥物的目標。
雖然其他逆轉錄酶可以複製任何任意的RNA序列並使其脫離DNA，但端粒酶的逆轉錄酶僅複製特定的6個核苷酸的RNA並且多次製造長鏈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以防止細胞每次分裂時縮短重要部分。
研究人員首次報告了TRAP的結構、形狀和重要性以及它與之相互作用的區域。
“科學的喜悅是當你成為世界上第一個看到重要事物的人，”國家科學院院士Feigon說， “我記得當我們看到這個結構時，我們認為我們已經解決了難題中的一個重要部分，並且是唯一見過這個的人，這非常令人興奮。”
Feigon的研究團隊正在瞭解這些區域如何相互交流和溝通。在科學雜誌2015年的一項研究中，Feigon及其同事報道了一個名為“TEN”的主要位置。現在研究人員報告了TEN和TRAP的結構，以及它們如何相互作用並與端粒酶RNA相互作用。研究人員在Cell上報道，科學家歸因於TEN區域的許多突變實際上破壞了TEN與TRAP的相互作用。
這是研究人員首次在製作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鏈後立即捕獲端粒酶。（催化核心由端粒酶逆轉錄酶和RNA組成。）
這項研究對抗癌症有什麼影響？癌細胞不斷繁殖，為此，端粒酶必須高度活躍 - 它不在健康的細胞中。為了減少這一點，瞭解如何定位酶的活性將是有用的。這項新研究通過提供有關目標部件的線索，使這一目標更接近現實。（螺絲釘 208776）
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