染色体端粒和端粒酶-张伟课件.ppt

张 伟 生命科学学院 染色体端粒和端粒酶 telomere and telomerase 1.日常生活中，人们提倡 “节食增寿”，请问有什么科学道理？ 2.DNA末端复制问题产生的原因和解决办法？ 讨 论 DNA末端复制问题产生的原因 一 端粒和端粒酶的定义 二 端粒的结构和功能 三 端粒酶的结构和合成端粒的机制 四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老 主要内容 一 端粒和端粒酶的定义 （一）端粒（telomere） 染色体末端由重复DNA序列和相关蛋白组成的特殊结构，具有稳定染色体结构和完整性的功能。 一 端粒和端粒酶的定义 （二）端粒酶（telomerase） 是核蛋白逆转录酶，以自身RNA为模板，合成端粒DNA，将端粒DNA加至真核细胞染色体末端，为细胞持续分裂提供遗传基础。 由于端粒和端粒酶与染色体保护、肿瘤发生、细胞衰老等现象密切相关，所以它成为科学家当前的研究热点。 Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 发现了“端粒和端粒酶如何保护染色体的” Elizabeth Blackburn Carol Greider Jack Szostak Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 主要成就：他们共同解决了生物学的一个重大问题，即“在细胞分裂时染色体如何完整地自我复制以及染色体如何受到保护以免于退化”。“这三位科学家向我们展示，解决办法存在于染色体末端——端粒，以及形成端粒的酶——端粒酶。” 二 端粒的结构和功能 （一）端粒的结构 由富含G和T的6碱基重复序列组成，结合一些蛋白质，构成染色体的“末端保护帽”。 TTGGGG (T2G4)n序列 （四膜虫端粒结构） 哺乳动物端粒模型 —发卡结构 二 端粒的结构和功能 （二）端粒的功能 1、稳定染色体末端结构； （1）端粒T环结构 (terminal loop) ，使染色体末端封闭起来，免遭破坏； （2）端粒D环结构(displacement loop) ，结合TRF2等蛋白，阻止染色体末端融合和损伤反应。 没有游离的末端是染色体末端稳定的关键 二 端粒的结构和功能 （二）端粒的功能 1、稳定染色体末端结构； 2、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解决DNA末端复制问题； 3′ 5′ 3′ 5′ 5′ 3′ 5′ 3′ 5′ 3′ Telomerase DNA synthesis 3′ 5′ 保持染色体DNA遗传信息复制的完整性 二 端粒的结构和功能 （二）端粒的功能 1、稳定染色体末端结构； 2、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解决DNA末端复制问题； 3、与细胞衰老有关。细胞愈年轻，端粒愈长；细胞愈老，端粒愈短。 细胞分裂 细胞分裂 端粒长短与细胞衰老有关 染色体 端粒 端粒 细胞将停止分裂而趋于老化 三 端粒酶的结构和合成端粒的机制 （一）端粒酶的结构 由RNA组分和蛋白质组分组成。 （二）端粒酶合成端粒的机制 （一）肿瘤发生:端粒--端粒酶学说 随着细胞分裂次数的增加，端粒逐渐缩短，当其缩短到关键长度时，细胞停止分裂，大部分细胞在基因调控下衰老死亡。 极少部分细胞通过病毒基因的整合或抑癌基因的突变而逃脱死亡，通过某种机制激活端粒酶，使端粒长度得以维持，成为永生细胞，无限增殖，形成肿瘤。 四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老 四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老 在正常人的体细胞中，检测不到端粒酶活性； 85%-95%的肿瘤细胞中，检测到端粒酶活性； 抑制端粒酶活性，可以使永生细胞转化为正常细胞。 临床应用：1、直肠癌的早期诊断方法 2、治疗癌症：RNA干扰技术 （二）细胞衰老：生命钟假说 人体细胞中，端粒酶延长端粒的作用是在胚系完成的，当胚胎发育完成后，端粒酶活性被抑制。 当人出生以后，端粒就象是一个伴随着细胞分裂繁殖的“生命之钟”，历数着细胞可分裂的次数，同时也见证了细胞由生长到衰老死亡的整个生命历程。 四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老 Telomerase activity is repressed in somatic cells of multicelluar organisms resulting in