端粒端粒酶的研究进展

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1、端粒、端粒酶的研究进展早在30年代，两名遗传学家Muller和Mcclintock分别在不同的实验室用不同的生物做实验发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重要，Muller将这一结构命名为端粒（telomere）。直到1985年Greider等从四膜虫中真正证实了端粒的结构为极简单的6个核苷酸TTAGGG序列的多次重复后发现了端粒酶(telomeraseTRAP-eze)。在端粒被发现以前，人们就推测生殖细胞之所以能世代相传，其中可能存在一种维持端粒长度的特殊机制，体细胞可能正是由于缺乏这种机制，它的染色体末端才面临着致死性缺失（deletion）的危险。因此在正常人体细胞间永生化细胞

2、（immortalizedcells）及肿瘤细胞的转化过程中可能也存在着与生殖细胞类似的机制，但这一直末予证实。十多年来对端粒和端粒酶的结构与功能有了较深入的认识。一、人类染色体端粒及端粒酶：1972年JamesWatson提出了“复制末端问题”，复制DNA的DNA多聚酶并不能将线性染色体末端的DNA完全复制。也就是说在线性DNA复制时，DNA多聚酶留下染色体末端一段DNA（一段端粒）不复制。端粒DNA复制的特点是在每次DNA复制中，每条染色体的3‘端均有一段DNA无法得到复制，随着细胞每次分裂，染色体3’一末端将持续丧失50-200bp的DNA，因而细胞分裂具有一定的限度，即分裂寿命。所

3、以端粒的长度可作为细胞的“分裂时钟”，反映细胞分裂能力。真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短，这个缩短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分裂进一步缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，细胞进入不可逆的抑制状态，直至细胞衰老，此过程即称为复制性衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定有其它机制保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦如此，这些细胞怎样保持细胞具有继续分裂或长期分裂的能力呢？科学家们发现端粒确实随着每次分裂而缩短，但也会被新合成的端粒片断再延长。科学家们怀疑，可能尚有末被发现的酶，该酶具有标准的DNA多聚酶所不具备的功能，能使已缩短的端粒延

4、长，使科学家们兴奋的是到1985年首先在四膜虫中证实了这种能使端粒延长的酶—端粒酶的存在。端粒（telomere）是真核细胞线性染色体未端的一种特殊结构，由简单重复富含G碱基的DNA序列及端粒结合蛋白共同构成。人类染色体端粒序列已分离克隆，主要由5-15个kb的5`TTAGGG3`上千次的重复序列构成，它就像二顶帽子盖在染色体两端，能保持遗传信息的完整性，保护染色体免受重组和未端降解酶的作用，并提供一种可消耗的非编码序列以暂时缓解或取消复制问题所带来的染色体DNA的进行性缩短。大多数体细胞的端粒随周期性复制而逐渐缩短，最终达到一个临界点，细胞增殖停止、死亡，这可能是生命有限的重要原因之一。

5、体细胞的端粒有限长度（telomererestrictionfragmentsTRFS）大多数明显短于生殖细胞，青年人的TRFs又显著长于年长者，提示TRFs随着细胞分裂或衰老，在不断变短，主要是由于DNA聚合酶不能完成复制成线性DNA末端所致。缺少端粒的染色体不能稳定存在，这是因为端粒DNA与结构蛋白形成的复合物如同染色体的一顶“帽子”，它既可保护染色体不被降解，又避免了端粒对端融合（end-endfusion）以及染色体的丧失，同时端粒能帮助细胞识别完整染色体和受损染色体。在生理情况下，端粒作为细胞“分裂时钟”能缩短，最终导致细胞脱离细胞周期。端粒酶（telomerase）催化端粒合成

6、，是一种逆转录酶，能以自身的RNA为模板，反向合成—TTAGGG—，不断地加在DNA未端，肿瘤细胞能够不断地分裂增生，“端粒酶—RNA”结构的存在是先决条件。现认为，人的端粒酶RNA可分为两个区与引物作用：一个是模板区，含有与引物互补的11个核苷酸模板区序列为11nt(5`CUAACCCUAAC-3’）；另一个锚定区，与引物的5’端相配，为DNA链向3’端正核酶外延伸提供路径，而端粒酶中的蛋白质则起催化反应合成的作用。人类端粒酶RNA（humantelomeneseRNAhTR）是细胞端粒合成不可缺少的模板，若模板区突变，缺失或反义RNA可导致端粒的相应改变或丢失。经转染的细胞端粒序列发生

7、改变，细胞即出现凋亡或分化。hTR非模板区序列或空间构象的变化也可使端粒酶失去活性。在胃癌及神经肿瘤的研究中已发现，hTR表达与细胞增殖密切相关。端粒酶是在染色体末端不断合成端粒序列的酶，它可以维持端粒的长度，维持细胞增殖潜能。端粒酶由RNA和蛋白质两部分组成。以自身RNA为模板合成端粒酶重复序列，具有逆转录酶活性，它的活性不依赖于DNA聚合酶，对RNA酶、蛋白酶和高温均敏感。端粒酶活性表达能稳定端粒的长度，抑制细胞的衰