这项发表在《科学进展》（Science Advances）上的研究发现，TRF2的作用远不止保护染色体。在肌肉干细胞内，它有助于保存定义细胞的遗传指令，并使其能够在损伤后再生肌肉。
资深作者、宾夕法尼亚大学医学院骨外科副教授Foteini Mourkioti博士表示：“多年来，TRF2一直被视为一种主要功能是保护染色体末端免受损伤或破坏的蛋白质。但TRF2似乎不仅仅是保护DNA，而是终生肌肉再生的关键。”
TRF2在肌肉修复中具有意想不到的作用
科学家早就知道TRF2主要在端粒（位于染色体末端的保护性DNA帽）上发挥作用。端粒有助于防止染色体退化或被细胞错误地识别为断裂的DNA片段。
肌肉干细胞通常处于静止状态，直到组织受伤。随后它们被激活、增殖，重建受损区域，并产生返回休眠状态的替代干细胞。
实验室实验表明，随着肌肉干细胞经历这些不同阶段，TRF2水平以一种精确的时间模式发生变化。随着细胞在静止、组织修复和自我更新之间转换，该蛋白的数量起伏波动，表明TRF2有助于调控再生过程。
肌肉干细胞失去了其身份
为了确定缺乏该蛋白会发生什么，研究人员从实验室小鼠的肌肉干细胞中移除了TRF2。这些小鼠的肌肉最初看起来正常，但其肌肉干细胞储备逐渐减少。
这些细胞并没有死亡，这与TRF2缺失在其他组织中的影响相比出乎意料。相反，它们失去了使其能够作为肌肉干细胞发挥功能的分子特征。
这种身份缺失在损伤后产生了严重后果。受损区域不仅没有重建健康的肌肉，反而堆积了脂肪和疤痕组织。
Mourkioti说：“这彻底改变了我们对TRF2在这些细胞中作用的理解。身份缺失对于损伤后能否恢复具有严重影响。”
杜氏肌营养不良症进展更快
该团队还在杜氏肌营养不良症小鼠模型中研究了TRF2。当从肌肉干细胞中移除该蛋白时，疾病进展速度显著加快。肌肉退化更加严重，小鼠的寿命也更短。
进一步研究揭示了TRF2如何产生这些效应。该蛋白不仅仅在染色体末端发挥作用。它还会结合遍布基因组的调控区域，这些区域控制着维持肌肉干细胞身份所需的基因。
许多此类基因组区域包含被称为G-四链体（G-quadruplexes）的次级DNA结构，这些结构目前也被作为癌症治疗的潜在靶点进行研究。
Mourkioti表示：“我们发现TRF2通过这些次级DNA结构发挥作用，以维持肌肉干细胞的身份，并使其保持修复受损肌肉的能力。这完全出乎意料。”
再生与癌症之间可能的联系
这些发现揭示了一种使肌肉干细胞能够保持其再生能力的生物学机制。研究还表明，这种机制可以影响小鼠杜氏肌营养不良症的进展。
这一发现可能有助于科学家研究一个长期存在的谜题。骨骼肌具有极强的再生能力，然而起源于肌肉组织的癌症却相对罕见。
弄清肌肉干细胞如何以不同于其他组织细胞的方式利用TRF2，最终可能有助于研究人员在促进组织修复的同时不增加患癌风险。
Mourkioti和她的同事目前正在研究TRF2的这种独特利用方式是否能带来治疗肌营养不良症的新疗法。他们还希望这能为那些更易患癌组织的癌症生物学提供见解。
该研究得到了美国国立卫生研究院/国家关节炎、肌肉骨骼及皮肤病研究所的资助（R01 DK123356, R01s CA174904, GM101149, and FDN-143330）。