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领导这些研究的是曲晓刚研究员，其早年毕业于中科院长春应化所，从事化学与生物学交叉研究领域，主要研究方向包括生物分子构象与功能调控；药物与靶分子间作用机制；生物体系电子传递、生物电化学等。


端粒是位于真核生物线性染色体末端的由DNA和蛋白质组成的复合物结构，它对于基因组的完整性以及染色体的稳定性发挥着至关重要的作用。由于人类端粒DNA长度以及其结构的维持与细胞衰老和癌症发生密切相关，成为了目前生物学、化学和药学等领域的研究热点。人体端粒DNA富含G和C单链可分别形成G-四链体(G-quadruplex)和i-motif四链体结构。它们与端粒酶活性、着丝粒DNA、RNA夹层结构等有直接关系,且可作为药物的靶点

纳米管在基因治疗、膜分离及药物载体等方面都显示了潜在的应用前景，利用纳米管选择性稳定富含胞嘧啶端粒序列为生物学应用提供了新思路。在以往的研究中，曲晓刚课题组利用化学修饰及生物化学和生物物理方法，结合波谱学手段，证实羧基化单壁纳米管（SWNTs）可显著提高富含胞嘧啶的人类端粒序列稳定性；但不影响富含鸟嘌呤人类端粒序列的稳定性。羧基化纳米管可阻止双链形成并选择性诱导富含胞嘧啶的人类端粒序列形成“i-motif”四链结构。SWNTs是第一种可以选择性稳定人类端粒i-motif的配体。然而，由于i-motif结构的不稳定及缺乏特异的结合药物，目前仍然不清楚SWNTs对端粒i-motif的稳定效应是否会影响端粒酶的活性。


在这篇文章中，研究人员证实了SWNTs可通过稳定i-motif结构来抑制端粒酶活性。i-motif和伴随的G-quadruplex持久存在导致了端粒脱帽以及端粒结合蛋白从端粒处移除。端粒的功能失调触发了DNA损伤反应，并引起了p16和p21蛋白上调。


该研究第一次证实了SWNTs可以在癌细胞中抑制端粒酶活性，并干扰端粒的功能。新研究结果提供了关于SWNTs的生物医学效应和i-motif DNA的生物学重要性的新认识。