端粒与端粒酶——衰老与疾病的预测因子.doc

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1、端粒与端粒酶——衰老与疾病的预测因子生工食品学院食品科学与营养系章宇0010141摘要：端粒和端粒酶是现代生命科学领域研究的热点，端粒封闭了染色体的末端并维持了染色体的稳定性，端粒缺失会引起染色体融合并导致细胞的衰老及死亡。端粒酶的活化可延长染色体末端DNA，维持基因组的稳定，并且端粒酶活性的异常表达又会引起细胞永生化或转化成癌细胞。由于端粒和端粒酶在细胞分裂中有其独特的作用，因此对端粒及端粒酶结构和功能研究，有助于阐明细胞衰老和恶变的机制，对抗衰老及肿瘤的诊断、治疗都具有重要的理论和实际价值。关键词：端粒；端粒酶；衰老；预测因子1诺贝尔奖获奖

2、成果——端粒和端粒酶是如何保护染色体的人的生老病死，这或许是生命最为简洁的概括，但其中却蕴藏了无穷无尽的奥秘。2009年10月5日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本（ElizabethH.Blackburn）、卡罗尔·格雷德（CarolW.Greider）和杰克·绍斯塔克（JackW.Szostak），以表彰他们发现“染色体是如何被端粒和端粒酶保护的”。这3位科学家的发现“解决了一个生物学重要课题,即染色体在细胞分裂过程中是怎样实现完全复制,同时还能受到保护且不发生降解”，由此可能揭开了人

3、类衰老和罹患肿瘤等严重疾病的奥秘。2端粒、端粒酶的结构与功能70年代末，Blackburn和Gall首次阐明四膜虫rDNA分子的末端结构，现在人们已经明确端粒是真核细胞线形染色体末端的具有高度保守的重复核苷酸序列和蛋白质的复合体[1]。人类端粒DNA由基本序列单元TTAGGG反复串联而成，不具有编码任何蛋白质功能，进化上高度保守[2]。端粒像帽子一样扣在染色体的两端，维护着染色体的完整性和稳定性，作用是防止染色体被降解、融合和重组，从而保证了遗传信息的完整性，使遗传信息在细胞分裂时能够完全复制，使后代细胞准确获得完整的遗传信息。端粒酶是目前发现

4、的唯一由RNA和蛋白质构成的核糖核蛋白酶，能够以自身的RNA为模板合成端粒DNA，以补偿因“末端复制问题”而致的端粒片段丢失，是一种逆转录酶。结构上主要包括3部分：端粒RNA成分（hTR）、端粒酶相关蛋白（TP1/TP2）和端粒酶催化亚单位（hTERT）。HTR是端粒酶延长端粒的模板，TP1可介导端粒酶与端粒之间相互作用；hTERT是端粒酶不可缺少的催化亚单位，对端粒酶活性的表达调节具有重要意义。一般认为端粒酶由胚胎发育细胞产生，使胚胎细胞保持旺盛的增殖能力，一旦个体发育完成，大多数细胞就不再表达。生殖系统、皮肤生发层、小肠黏膜、骨髓、胎儿等增

5、生活跃组织可表达不同程度的端粒酶活性。3端粒、端粒酶与细胞老化及衰老的关系衰老是生物在生命过程中整个机体形态、结构和功能逐渐衰退的综合现象。生物的机体由细胞构成，生命存在于活细胞中，故生命的衰老起始于细胞的老化。目前认为细胞内端粒酶活性的丧失将导致端粒的缩短，这种缩短使得端粒最终成为不能被细胞识别的末端，这时端粒并不是不存在了，而是端粒缩短到了一个临界长度，端粒一旦缩短到此长度，就可能导致染色体双链的断裂，并激活细胞自身的检验系统，从而使细胞进入M1期（死亡阶段1，mortalitystage1），随着端粒的进一步丢失，将会发生染色体重排。双着

6、丝粒染色体和非整倍体染色体形成，这将导致进一步的危机产生，进入M2期（死亡阶段2，mortalitystage2）。如果细胞要维持正常分裂，就必须阻止端粒的进一步丢失，激活端粒酶，细胞才能进行正常染色体复制，对于那些无法激活端粒酶的细胞只能进入细胞老化。大量的实验数据证明，端粒、端粒酶与衰老之间存在相关性。①在多数体细胞中，老年个体的端粒长度较年轻个体短的多，某些细胞如T、B淋巴细胞中的端粒酶活性随年龄的增加而下降[3]。②年轻个体细胞中的端粒酶活性随年龄的增长而下降[4]。③需要无限分裂能力的谱系细胞、干细胞的端粒长度较长，且具有较高的端粒酶

7、活性；而大多数具有有限增生能力的体细胞的端粒较短，不表达活性仅低度表达端粒酶活性[5]。④增生能力强的细胞及永生细胞表达端粒酶活性，即使同一组织的不同部分，其分裂能力也与端粒酶的活性呈正比，如毛发生长初期的毛囊中，含有分裂活性细胞的部分表达端粒酶活性，而低度分裂活性细胞则表达较低水平的酶活性[6]。⑤端粒酶阴性的细胞在引入端粒酶后，可维持端粒的长度，细胞增生能力加强，甚至细胞永生化[7,8]。4端粒、端粒酶与相关疾病端粒随年龄及环境因素影响不断磨损，引起基因不稳，使某些疾病相关基因激活或抑制，可合理解释端粒与年龄相关疾病的关系。端粒过短，使细胞

8、及组织过早进入老化阶段而易于发生某些老化有关的疾病。4.1高血压高血压有明显的家族背景和遗传倾向，具有遗传迟滞性，易感基因外显不全性，以及基因型和表型