2009諾貝爾醫學獎與長生不老夢

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【大紀元10月15日訊】(大紀元記者吳辛編譯綜合報導)在東方,有秦始皇派人去蓬萊仙島求「長生不老藥」的故事,而西方的亞歷山大大帝,也曾為了長生而去尋找傳說中的「青春之泉」。可以說,從古至今,人類對長生不老的追求從未間斷過。2009年諾貝爾生理和醫學獎得主對老化機制的開創性研究再次喚起了人們的長生不老夢,並引發了新的養生之道。

2009年諾貝爾生理和醫學獎於10月5日揭曉,瑞典卡洛琳斯卡醫學院宣佈了諾貝爾醫學獎由3位美國科學家共同獲得,以表彰他們在端粒和端粒酶的開創性研究中所做出的貢獻。

這三位科學家分別是美國加州大學舊金山分校生物化學與生物物理學系教授61歲的伊麗莎白‧布萊克伯恩(Elizabeth H. Blackburn),美國約翰斯‧霍普金斯醫學院分子生物學和遺傳學系主任兼教授48歲的卡羅‧格雷德(Carol Greider),以及哈佛醫學院遺傳學教授57歲的傑克‧紹斯塔克(Jack W. Szostak)。

神秘的端粒


人類的46個染色體是線形的(PLOS BIOLOGY)

組合成人類基因的脫氧核糖核酸(DNA)分子被壓進我們的46個染色體裡。由於人類及大多數其他生物的染色體是線形而不是環形的,所以染色體的末端有著互相粘在一起的可能性,而且染色體裡的DNA很容易受到損害。但是早在二十世紀三十年代,科學家就已經發現染色體的末端有著某種結構,能夠起到保護染色體的作用,就像鞋帶兩端防止磨損的塑料套一樣。但是,這個被稱作端粒的結構是如何保護染色體的卻一直是一個謎。

當DNA的結構被發現後,科學家再次發現線形染色體的末端還面臨著另一個危機。在七十年代,脫氧核糖核酸結構的發現者之一詹姆‧瓦特森預測了由於受DNA結構以及複製DNA蛋白的限制,線形染色體在每一次的細胞分裂後都會不斷縮短,最終導致染色體的解體。然而,擁有線形染色體的單細胞生物卻不存在這個問題,這一現象一直困擾著科學家。

開創性的實驗

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染色體末端的端粒起到保護染色體的作用(PLOS BIOLOGY)

在伊麗莎白‧布萊克伯恩剛開始她的研究工作時,她對DNA序列的研究非常感興趣。在七十年代末,當她在研究一種微生物–四膜蟲的染色體時,她發現在染色體的末端有一個重複的DNA序列—CCCCAA。在同一時期,傑克‧紹斯塔克也在從事染色體的研究,他發現線形染色體在進到酵母細胞時,就會遭到降解而解體。

1980年,布萊克伯恩在一個科學會議上發表了她的發現,並吸引了紹斯塔克的興趣。他們決定做一個他們兩人都覺得不可思議的實驗:布萊克伯恩從四膜蟲細胞裡把她發現的神秘的重複DNA序列提取出來,交給了紹斯塔克。紹斯塔克再把這個DNA序列粘在線形染色體的末端,並把它放進酵母細胞裡去。

實驗的結果讓他們大吃一驚,四膜蟲染色體末端的重複DNA序列竟然能夠在另一種生物–酵母的細胞裡起到保護染色體的作用。這個歷史性的實驗顯示生物細胞裡存在著一個保護染色體的基本機制。過後科學家在人類、植物及動物細胞的染色體末端都發現了這一DNA序列。

端粒酶-長生不老藥?


端粒酶結構(NCBI)

在1984年,今年諾貝爾醫學獎的第三個得主卡羅爾‧格雷德當時還是布萊克伯恩的博士生,只有23歲。她的研究課題是端粒保護染色體的機制。她們相信存在著一個保護端粒的酵素。在聖誕節那一天,格雷德終於在細胞提取物裡發現了這種酵素–端粒酶。這個酵素是蛋白和核糖核酸的結合,而且該核糖核酸也擁有CCCCAA序列。端粒酶能夠在每次細胞分裂後,利用CCCCAA序列作為複製端粒的模板,來複製並增長端粒,從而確保端粒不會越來越短。

隨著端粒及端粒酶的發現,科學家發現了端粒的長度對細胞的分裂能力擔當了至關重要的角色。布萊克伯恩和紹斯塔克的實驗顯示,當他們讓端粒酶的基因產生突變,從而消除端粒酶的功能後,酵母和四膜蟲的端粒在每次細胞分裂後都會持續縮短,最後導致這些細胞停止分裂。

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人類細胞不能無限量分裂,圖示年輕細胞(上)和老化細胞(下)(PLOS BIOLOGY)

科學家還發現人類細胞不能無限量地分裂,也是因為缺少端粒酶的緣故。因為人類細胞裡的端粒酶是被抑制的,細胞裡只有微量的端粒酶,所以端粒會隨著人類細胞的分裂而逐漸縮短。而當端粒縮短到極限時,細胞就呈現老化,不能再分裂下去。科學家還發現,端粒縮短導致的細胞老化是人類老化的一大機制。一些人類早衰症,如沃爾吶綜合症,就是由於端粒的加速縮短而引起的。


48歲的沃爾吶綜合症患者

格雷德的另一個突破性研究是發現重新激活端粒酶能夠使老化的人類細胞 「返老還童」,繼續分裂下去。這使許多人把端粒酶形容為長生不老藥。

但是隨著研究的深入,科學家發現事實並不像他們想像的那麼簡單。利用端粒酶來延遲細胞老化有一個潛在危險,因為端粒酶在細胞裡同時起到了正反兩面作用,雖然它能夠幫助維持端粒的長度而減緩細胞老化,但是過於活躍的端粒酶卻能導致細胞分裂失調而形成腫瘤。

端粒研究引發的養生之道

近年來,端粒和端粒酶的研究依然是最熱門的課題之一。科學家發現端粒保護染色體的另一個功用在於它能夠招募一個叫「保護者」的蛋白複合物,使其在染色體末端形成一個「帽狀」結構。目前,專家們持續研究這些蛋白是如何協同端粒酶和其它蛋白維持端粒的長度、結構和功能的。

除此之外,科學家們還極力研究端粒和端粒酶對人類老化及罹患癌症的影響。一些專家嚐試用藥物或疫苗來抑制端粒酶從而消滅腫瘤細胞。同時有研究顯示,端粒的縮短和多種老化疾病,如心血管病及糖尿病等有關。

科學家們認為,多種因素都會負面影響端粒酶的操作和加速端粒的縮短,其中包括由暴飲暴食引起的代謝應激及氧化應激,還有精神壓力等。

近年來,除了繼續研究端粒和端粒酶的基本機制,布萊克伯恩把部份研究轉向如何改善對人類端粒的保養。去年,她的研究組發表了突破性研究,顯示了三個月的飲食和生活方式改變,就足以加強人類細胞保護端粒的能力,使細胞年輕化。

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多吃蔬菜、水果是科學家推薦的養生之道之一 (PHOTOS.COM)


打坐是科學家推薦的養生之道之一

那麼他們發現的這些養生秘訣是什麼呢?多吃低脂肪、未經加工的食物、蔬菜、水果及豆類,並從事一些輕微的運動及打坐,相信你一定可以做的到。
(http://www.dajiyuan.com)

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