端粒长度的决定因素

Eugene Shakirov博士致力于研究核糖体与端粒之间的联系。端粒位于真核生物染色体的物理末端，可确保DNA的完整复制和基因组的稳定性。端粒的维持是一个基本的、进化上保守的细胞过程。在大多数细胞中它们会随着年龄的增长而缩短。端粒加速缩短与年龄相关疾病有关，端粒过长通常与癌症有关。

虽然每个物种都有其特定的端粒长度设定起点（set point），但个体之间在出生时的端粒长度会有所不同。已知端粒长度可以确定细胞的寿命，但是决定端粒长度变化的基因尚不太清楚。 Shakirov与德克萨斯大学奥斯汀分校、Texas A&M大学，HudsonAlpha生物研究所和俄罗斯喀山联邦大学的合作者共同完成了这项研究，重点是研究拟南芥中影响天然端粒长度变异的遗传和表观遗传原因。

为了找到决定端粒长度变异的基因，Shakirov使用数量性状位点（QTL）定位和转基因技术来鉴定控制拟南芥端粒长度设定起点的基因。研究小组确认：植物中的三个基因——NOP2A，RPL5A和RPL5B——对于控制端粒长度很重要。利用系统遗传学方法结合T-DNA突变敲除分析，研究人员发现NOP2A是一种核糖体RNA甲基转移酶，在细胞增殖中起主要作用。缺失nop2a的突变体比野生型建立了一个稳定和较短的端粒长度起点。虽然NOP2A旁系同源基因NOP2B似乎并不调节端粒长度，但对NOP2A基因网络的功能缺失研究表明，rRNA的加工和核糖体的生成的RPL5A和RPL5B基因也是端粒长度的重要调节因子。研究结果证实了NOP2A和RPL5基因是控制植物端粒长度设定起点的新的反式调节因子。由于这些基因在细胞过程和核糖体生成（ribosome biogenesis）中也起着重要作用，这表明所鉴定的基因在植物细胞中执行多项任务，还将两个看似不同但同样重要的过程联系在一起：端粒长度控制和核糖体生物学——并提示核糖体的生成和细胞增殖途径是端粒生物学的主要调控因子。

Shakirov认为，新发现表明：核糖体生成（ribosome biogenesis）途径的成分与端粒长度之间存在明确的遗传联系，这将为理解和治疗由控制核糖体和端粒的基因突变引起的人类疾病提供了新的方向。“我们需要充分了解植物和人类NOP2和RPL5基因在端粒长度控制和核糖体生物学中的作用，因此我们将对这些基因进行详细的分子分析。”Shakirov说。 “我们从植物端粒蛋白中学到的一些成果，可能为鉴定和治疗人类疾病提供新的途径。”