Cell Rep：端粒蛋白Rap1的困扰得以解决
小鼠和人类共有很多显而易见的特征，他们的共同点包括端粒——染色体的保护末端。但是近年来，一个特定蛋白质——Rap1在端粒中的作用，一直困扰着科学家们。
最近，洛克菲勒大学的一项新研究，解决了关于Rap1蛋白的这一困扰。Rap1蛋白是“shelterin”的一个组成部分，shelterin是保卫人端粒的蛋白复合体，可结合端粒来帮助保护和维持它们，使它们能够履行其保护功能。以前，对于Rap1在小鼠和人类中所起作用的研究，得出了矛盾的结果。在人类细胞中，Rap1似乎是至关重要的，而小鼠Rap1似乎只扮演一个次要角色。考虑到小鼠和人类在进化上的密切关系——都是哺乳动物，这种差异很难解释。
Titia de Lange教授细胞生物学和遗传学实验室的新研究，得出了一个解释：以往的研究都是错误的。事实证明，Rap1对人类端粒几乎没有保护功能。相关研究结果，发表在2014年11月6日的《Cell Reports》，反驳了过去十年来的大量研究结果。
de Lange说：“似乎不太可能的是，Rap1的作用，在小鼠和人类之间变化如此之大，现在我们知道并非如此。人类Rap1实际上很像小鼠的。但是这引发了另一个问题，因为Rap1的进化谱系可追溯到芽殖酵母。如果Rap1不保护端粒，为什么进化将其维持在小鼠和人类中？”
端粒是DNA蛋白质复合物，当shelterin结合特定的DNA重复序列时形成，保护染色体的完整性。不正常的端粒与癌症和衰老有关，因此，端粒的适当维护是必要的，这意味着要保持它们的长度。Shelterin帮助调节端粒长度，也保护它们免于误导的细胞过程，包括错误的DNA修复努力——可能导致灾难性的后果。
Rap1是人类和小鼠6个shelterin组件中的一个，是进化已经维持很长时间的一个，一直追溯到酵母和单细胞寄生虫（锥虫）。这项研究开始于大约十年前，表明人的端粒Rap1对于端粒功能很重要。Rap1被证明参与控制端粒的长度，并能阻止将端粒融合在一起的一个修复过程，这将最终导致细胞的死亡。
同时，在研究中，小鼠中的Rap1被灭活，不仅产生明显的正常细胞，也产生明显正常的小鼠，所以明显错误的DNA修复不会将染色体融合在一起。此外，没有检测到小鼠端粒长度的变化。然而，因为小鼠具有比人类更长的端粒，因此很难察觉到微妙的变化。
对人和小鼠双方差异的研究，包括来自de Lange实验室的研究。实验结果表明，Rap1并不需要阻止小鼠中的端粒融合，实验室的一名研究生Shaheen Kabir，开始调查在人类中灭活Rap1的相悖报告。为此，她通过使用一种位点特异性核酸酶（称为TALEN，一种特殊的酶，设计用来切割特定位置的DNA），扰乱了Rap1的编码基因。
Kabir说：“我们积累了很多负面数据，寻找将人类端粒Rap1去除所产生的影响。我们没有观察到融合，端粒长度的变化不明显，DNA损伤信号没有打开，等等。”
在考虑“什么可能解释目前结果和以往研究之间的差异”时，Kabir和de Lange认为，一些研究所用的技术可能产生很难解释的结果，而其他人使用的人工系统，可能无法准确地呈现一个细胞的正常情况。
Kabir说：“虽然我们不能排除这样一种可能性，即Rap1有一种冗余功能，与其他shelterin组件重叠，最有可能的是，Rap1必须承担一些其他的无关角色。否则，为什么会有如此强的保守性？”
其他功能的证据已经存在：Rap1首先被确定为shelterin的一个组件，但是作为一种打开或关闭基因的蛋白质。事实上，在哺乳动物细胞中进行的研究表明，它对体重和代谢相关的基因有很强的影响。使用三种不同类型的细胞，Kabir在这些细胞系中比较了具有和不具有Rap1的细胞之间的基因表达谱。她发现大多数基因表达水平有很大的变化，其特性的变化取决于细胞系。
de Lange说：“Rap1可能只在保护哺乳动物端粒中发挥一个小角色，但是似乎进化将其保持为一个无关、但重要的原因：作为调节许多基因表达的一个因子。”
