2009年10月10日消息 - 北京时间2009年10月5日17点30分，2009年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡研究所揭晓，伊丽莎白·布莱克本（Elizabeth Blackburn） 、卡罗尔·格雷德（Carol Greider） 和杰克·绍斯塔克（Jack Szostak）3位美国科学家获此殊荣，因为他们通过发现端粒和端粒酶的存在与作用，共同解决了在细胞分裂过程中染色体如何完整复制而不发生降解或退化的生物学疑问。他们的发现为理解细胞机制开拓了一片新视野，为探索疾病机制指明了一个新方向，为促进治疗方法发展增添了一种新思路。

    1948年出生于澳大利亚，现具有美国和澳大利亚双重国籍。曾就职于加利福尼亚大学伯克利分校，现为加利福尼亚大学旧金山分校的生物学和生理学教授。

    1961年出生于美国，现为美国人。1997年开始担任美国约翰斯·霍普金斯医学院分子生物学和遗传学院教授。

    1952年出生于英国，现为美国人。自1979年以来一直工作在哈佛医学院，现为麻省总医院的遗传学教授，同时供职于霍华休斯医学研究所。

    细胞分裂中的疑问

    早在上个世纪三十年代，赫尔曼·马勒（Hermann Muller，1946年诺贝尔奖获得者）和芭芭拉·麦克林托克（Barbara McClintock，1983年诺贝尔奖获得者）发现了染色体末端的一个特殊结构，命名为端粒。他们认为端粒似乎可以阻止染色体彼此黏附，并设想端粒可能具有保护作用。

     至上个世纪五十年代，科学家们开始了解基因是如何被复制的，但另一疑问同时出现了：当一个细胞开始分裂时，由4个碱基编码组成的DNA分子在DNA聚合酶的作用下不断复制，但末端却不能被复制，那么染色体本该随着细胞的每次分裂而越来越短，事实却并非如此。

    端粒：保护着染色体

    在研究四膜虫（Tetrahymena，一种单细胞生物）的染色体时，Blackburn发现了一种在染色体末端重复多次的DNA序列，即CCCCAA，但其作用并不清楚。同一时期，Szostak观察到一种线性DNA分子，即一种微型染色体，其被导入酵母菌细胞后可发生迅速降解。

    在1980年一次会议上，Blackburn公布了自己的研究结果，这引起了Szostak的兴趣，继而两人决定在相差甚远的不同物种中进行交叉研究（图1）。1982年，引人注目的研究结果得以发表，他们发现端粒DNA序列可保护微型染色体不发生降解——来自四膜虫的端粒DNA可对酵母菌的染色体起到保护作用。

    这一研究结果成为具有特征序列的端粒DNA存在于大多数植物和动物之中的证据，包括从阿米巴原虫到人类。

    端粒酶：掌控端粒合成，破解衰老之谜

    当Greider还是一个研究生的时候，她的导师Blackburn已经开始研究端粒DNA的合成是否由一种未知的酶所控制。在1984年圣诞节的这一天，Greider在细胞抽提物中发现了酶活性的标志，Greider与导师共同将这种酶命名为端粒酶，将之纯化，并证明其由RNA及蛋白质组成（图2）。其中，RNA成分被证明含有CCCCAA序列，当合成端粒时，其作为模板，同时蛋白质成分具有酶活性。端粒酶可延长端粒DNA，为DNA聚合酶复制染色体整体长度而不丢失末端部分提供了一个平台。

    目前，科学家开始研究端粒在细胞周期中可能起到的作用。Szostak的研究小组证明了酵母菌细胞突变后，端粒逐渐缩短，细胞生长衰退并逐渐停止分裂。Blackburn和她的同事使四膜虫的端粒酶RNA发生突变，得到与前述相似的结果。在这两项研究中，端粒的缩短均导致了细胞衰老。相反，有功能的端粒可阻止染色体受损，并延缓细胞衰老。随后，Greider的研究小组也证实，人类细胞衰老可被端粒酶延缓。

    在这一领域中的研究已经越来越多，现在已知端粒DNA序列聚集的蛋白在DNA链脆弱的末端形成一个保护帽。

    探索的脚步不能停止

    前述的这些发现在科学界具有深远影响。许多科学家推测端粒缩短是导致衰老的原因，这不仅对于单个细胞，还对于整个有机体。但是衰老过程是复杂的，目前被认为依赖于几个不同的因素，端粒所起作用仅是其中之一。

    大部分正常细胞并不是经常分裂的，他们的染色体没有缩短的风险，也不需要高的端粒酶活性。相反，癌细胞具有无限分裂的能力且保持着端粒。那么，癌细胞是如何逃避细胞衰老的呢？癌细胞的端粒酶活性增加是已知的事实。因此，有学者建议，也许应该通过根除端粒酶来治疗癌症。

    目前，已知有几种遗传性疾病也是由端粒酶缺乏所致，其中一种先天性再生障碍性贫血正是由于骨髓干细胞缺乏细胞分裂所致。某种皮肤和肺的遗传性疾病也是因为端粒酶缺乏。对这些疾病的治疗有待研究。