30多年前，当加州大学柏克莱分校（University of California, Berkeley）的研究团队发现端粒酶（telomerase），它为端粒酶反转录酶（telomerase reverse transcriptase, TERT）、端粒酶 RNA （telomerase RNA, hTR） 等基质组成的复合体。它能在染色体的末端上下移动，复制模板，进而延长染色体末端的端粒（telomere）并且保护端粒不被磨损，进而保护细胞。一个人类端粒大约有 3000 个复制的“TTAGGG” 序列，由端粒酶沉淀和维持。但令人遗憾的是，除了精子、卵子和一些免疫细胞之外，TERT 生成在人体组织中被抑制。
该校分子与细胞生物学教授 Kathleen Collins 研究端粒酶长达 26 年。他率领的研究团队于 4 月 25 日在《Nature》发表一篇研究指出，他们成功解析出端粒酶的分子结构，可望为抗老化或抗癌药物研发及后续治疗开启了另一扇窗。
该研究团队利用冷冻电子显微镜技术（cryo-electron microscopy），从不同角度拍摄数千个端粒酶单个分子的详细图像，并且将其结合起来，再用电脑进行计算，使得他们不仅能获得端粒酶部分基质结构，还能获得整个端粒酶分子运行的结构。
该研究团队表示，端粒酶结构呈现二个具灵活性的束缚 RNA 叶（RNA-tethered lobes），其一为具有 TERT 的催化核心和 TR 的保留模体，其二为 H/ACA 核糖核蛋白（ribonucleoprotein, RNP）。在催化核心中，RNA 以按次序的三级结构方式来环绕 TERT，同时限制其蛋白质与RNA之间的交互作用。H/ACA RNP 叶包含二组异源四聚体H/ACA蛋白和一个 Cajal 体蛋白 TCAB1。
该研究团队博士后研究员 Thi Hoang Duong Nguyen 表示，以前最好的人类端粒酶图像的分辨率只有 30 Å （1 Å = 0.1 nm），本研究所使用的冷冻电子显微镜的分辨率为 7 Å – 8 Å 之间。此外，当她看到全部 11 个端粒酶亚基融合在一起时，也很自然发出“Wow！Wow！”的惊叹声。
这项新研究对抗老化或抗癌治疗来说，极具开创性及希望，因为借由了解端粒酶的结构之后，我们可以使用电脑模型来确定最有可能的活化剂和抑制剂，然后测试它们以找出哪些药物对患者最有效，比随机尝试不同分子测试药物的试验快上许多。
延伸阅读：端粒 × 衰老 × 癌症参考资料：
1. Nature (2018) doi:10.1038/s41586-018-0062-x
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180425131846.htm
3. http://theconversation.com/end-of-ageing-and-cancer-scientists-unveil-structure-of-the-immortality-enzyme-telomerase-95591
首图来源：Nature (2018) doi:10.1038/s41586-018-0062-x
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