莊小威最新Cell揭示端粒功能新機制

　　來自哈佛大學，洛克菲勒大學，霍德華休斯醫學院的研究人員發表了題為“Super-Resolution Fluorescence Imaging of Telomeres Reveals TRF2-Dependent T-loop Formation”的文章，利用STORM顯微技術，進行了超高分辨率熒光成像，從中揭示了一種與端粒功能有關的t-loop構象形成新機制。相關成果公布在10月10日Cell雜志上。

　　文章的通訊作者之一是著名的華裔女科學家，哈佛大學莊小威(Xiaowei Zhuang)教授，莊教授早年畢業于中國科技大學少年班，34歲的時候就成為了哈佛大學正教授，并入選了去年公布的84位新晉美國科學院院士名單，她的當選刷新了最年輕美國科學院華人院士的紀錄，可謂是傳奇式人物。

　　STORM技術是莊小威等人于2005年研發出的一種能夠幾百次地反復在各種顏色的光照下使用的，驅動為熒光態和暗態的發光分子團，從而得到了比傳統光學顯微鏡高10倍以上分辨率的顯微技術。

　　研究人員可以先把熒光團連接到一個可以設計成依次連接許多種生物分子的抗體上，然后把連接了熒光團的生物樣本曝露在變波長的連續閃光下，分別激發不同子集的熒光團。得到許多不同子集的熒光團發光的圖像后，再把這些圖像合成一張能夠清晰分辨熒光團的圖。

　　利用這種技術，研究人員在這篇文章中對去除了shelterin蛋白復合物的功能不全端粒，以及功能性端粒進行了結構成像，結果顯示，功能性端粒能頻繁形成一種t-loop 構象，而對于shelterin單個組件條件缺失型端粒的研究，則表明t-loop的形成或維護需要端粒重復序列結合因子2(telomeric repeatbinding factor 2,TRF2)，如果缺失的是TRF1，Rap1或POT1蛋白( POT1a和POT1b )，那么不會對這種構象造成影響。

　　人端粒正常功能的維持是在復雜的端粒蛋白網絡的調控下完成的。其核心部分就是Shelterin，它包括TRFl、TRF2、RAPl、TIN2、TPP1和POTl六種端粒蛋白。它們相互作用或與其它端粒蛋白聯合作用，直接或間接地影響端粒的長度、結構和功能。

　　在shelterin蛋白復合物中，TRF2能獨一無二的通過兩個途徑保護端粒：一個是經典的非同源末端連接(nonhomologous end-joining ，NHEJ)，另外一個是ATM依賴性DNA損傷信號途徑。研究指出TRF2依賴性端粒重塑形成t-loop 構象，會導致染色體末端封閉，這就解釋了為什么NHEJ和ATM信號通路，在存在TRF2蛋白的時候會受到抑制。

　　此外，莊小威等人還充分利用STORM技術方面的優勢，分析了神經細胞中肌動蛋白，血影收縮蛋白(spectrin) 等相關蛋白的組織結構，提出了新假說。

　　他們發現肌動蛋白形成了環狀結構，纏繞在神經軸突的外周，沿著軸突中心均勻的分布，纏繞間隔為~180-190nm。而且這種有規律的結構并不會出現在樹突上，沿著樹突出現的是長肌動蛋白絲。