端粒有什么作用?

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1. 维持细胞繁殖的稳定性 现在认为,端粒的主要功能是作为基因组的“守护神”,当DNA复制时,保护染色体末端,不使RNA聚合酶Ⅲ与引物结合点接触,防止DNA合成;同时抑制了细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk),从而阻断了细胞的增殖信号[2-4]。

有实验表明,通过增加体内β-烟酰胺单核苷酸(NMN)的水平可以显著延长细胞的循环寿命及最大代谢速率[5],而NMN在体内的代谢最终可生成NAD+,进而激活SIRT1,调控P53等信号通路,起到调节细胞周期、促进细胞分化、衰老和凋亡的作用。有研究人员发现,在培养的皮肤成纤维细胞中添加NMN可减少细胞数,并增加波纹程度,从而起到延缓皮肤衰老的作用[6],这为今后通过补充外源性的NMN来达到抗衰目的提供了理论依据。

2. 影响细胞增殖和分化 已有研究证明,通过提高细胞内NAD+的水平,能够调控下游信号分子,从而发挥抑制细胞增殖或诱导细胞分化的作用[7]。在乳腺癌细胞系MCF-7中,Dnmt1的表达由于NAD+水平的升高而被削弱,导致DNA去甲基化发生,继而刺激细胞分化,减少乳腺癌细胞的侵袭性和存活能力[8]。另有研究发现,在高糖环境下,通过上调NAD+水平可以有效降低葡萄糖刺激的HepG2细胞胰岛素分泌水平[9]。在神经再生过程中也可能存在类似的机制,损伤后给予NMN可使NAD+水平升高,进而通过SIRT1/β-catenin途径调节神经元功能和肌管形成[10]。可见,通过提升细胞内NAD+的含量,可能成为我们调节细胞功能的潜在靶点。

3. 影响能量代谢 有研究者给小鼠注射NMN,发现其肝脏中的脂肪酸氧化增多,而全身脂肪消耗并没有改变,说明在小鼠体内NMN选择性地增加了肝脏中对脂肪酸的摄取以及脂肪酸氧化的效率,而不直接影响肌肉或其他组织的能量代谢过程[11]。另外,有报道指出,NAD+还可以通过调节PGC-1α等转录因子的表达,从而参与胰岛素的分泌和血糖控制过程[12]。NAD+与机体能量代谢密切相关,可能通过调节机体对营养物质的吸收利用、细胞的分解和合成来实现对能量代谢的控制,从而使人体处于一个相对稳定的代谢状态。

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