第六章端粒与端粒酶2010总结.ppt

端粒与端粒酶 telomere and telomerase 端 粒（telomere） 是真核生物染色体末端的一种特殊结构 由端粒DNA和端粒蛋白质构成 作用：稳定染色体结构 防止染色体末端融合 保护染色体结构基因 避免遗传信息在复制过程中丢失 端粒的发现 1930年，著名的遗传学家 B.Mcclintock 和HJ.Müller发现：染色体的末端可维持染色体的稳定性； Müller将它定义为“telomere”，这是由希腊语“末端”（telos）及“部分”（meros）组成的； 染色体失去了这些片段，就会互相粘连到一块，发生结构及功能上的改变，从而影响到细胞的分裂与生长。 端粒的发现 1970年，EH.Blackburn 利用四膜虫（Tetrahymena）揭示了端粒的初步结构： 由几个核苷酸组成的 DNA 重复片段，富含G （TTGGGG）n，重复的次数由几十到数千不等。 分裂中期染色体结构 —— 端粒 端粒DNA序列 人的端粒DNA序列 长约5～15kb 序列：（TTAGGG）n ，串联重复 不同生物端粒DNA长度 酵母 200 — 400 bp 尖毛虫 20 bp 小鼠 5 — 80 kb 大鼠 150 kb 端粒酶的发现 1972年，JD.Watson发现： DNA 聚合酶不能够完整地复制线性染色质； 5’末端的引物脱落后，DNA聚合酶不能完成最后的复制，留下一个单链的间隙； 如果这一间隙不能够被填充，染色体DNA将失去这一DNA片断； 每经过一次复制、分裂，染色体就将丢失一部分的端粒结构，影响到与端粒相邻的一些重要基因； 科学家们考虑：可能存在着一种不同于DNA 聚合酶的酶来完成单链间隙的复制。 示意图 端粒酶的发现 1984，CW.Greider和EH.Blackburn发现：将一段单链的末端寡聚核苷酸加至四膜虫的提取物中后，端粒的长度延长了，这就说明了切实有这样的一种酶存在； 将它命名为：“端粒酶”（telomerase）； 进一步的研究揭示了端粒与端粒酶在细胞的生长及肿瘤发生中有非常重要的意义，现正成为一个研究的热点。 端粒酶 一种核糖蛋白酶，有三个主要组成部分 人端粒酶RNA（human telomerase RNA，hTR） 端粒酶相关蛋白（telomerase-associated protein，TP1/TLP1） 人端粒酶催化蛋白亚单位（the catalytic protein subunit of telomerase，hTERT） 端粒酶的结构 端粒酶 是端粒复制所必须的一种特殊的DNA聚合酶； 具有逆转录酶活性； 能以hTR为模板，向染色体末端添加TTAGGG序列。 端粒酶作用模式 端粒酶作用模式 端粒酶延伸端粒的机制 端粒酶 在大多数的正常人的体细胞中没有活性 近年来的研究发现： 衰老者端粒缩短； 大约在85%-95%的肿瘤细胞中检测到了端粒酶活性（端粒酶阳性）。 提示： 端粒、端粒酶与癌症之间存在相关性？？？ 端粒、端粒酶与衰老之间存在相关性？？？ 端粒酶激活可能是细胞癌变（或永生化）的一个共同通路。 端粒与衰老 1973年， Olovnikov博士，首次提出： ——端粒丢失同衰老有关。 端粒的丢失很可能是因为某种与端粒相关的基因发生了致死性的缺失。 目前结论： 细胞内端粒酶活性的缺失，导致：端粒缩短。 端粒一旦缩短到短于某个 “关键长度” ，就很有可能导致：染色体双链断裂，并激活细胞自身的检验系统，使细胞进入M1期死亡状态。 随着端粒的进一步丢失，发生染色体重排，导致：无着丝粒染色体和非整倍体染色体的形成等，使细胞进入M2期死亡状态。 目前结论（续）： 如果细胞要维持其正常分裂，就必须激活端粒酶，阻止端粒的进一步丢失； 否则，细胞不能进行染色体的正常复制； 只有重新获得端粒酶活性的细胞，才能继续生存下去； 无法激活端粒酶的细胞（即无法阻止端粒进一步丢失），只能面临趋向衰老。 端粒丢失与衰老关系 端粒丢失是衰老的原因？还是结果？ 目前的研究结果还处在探索阶段，各种关于端粒/端粒酶参与细胞增殖与转化的证据大多比较粗浅，而且，尚未被证实。 端粒、端粒酶与癌症　 研究染色体在肿瘤形成中的变化，发现： 人恶性肿瘤细胞：均呈现端粒酶活性； 正常体细胞：检测不到端粒酶活性； 统计资料表明： 84.8%的恶性肿瘤具有活化状态的端粒酶； 仅在4.2%的正常组织、癌旁组织和良性肿瘤中端粒酶呈阳性； 提示：端粒酶活性的变化与细胞恶化有关。 端粒酶活性升高可能引起癌症 对癌细胞的研究发现： 永生化是癌细胞所具有的显著行为； 端粒酶被激活的细胞也具有永生化行为； 癌细胞具有端粒酶被激活的细胞所具