端粒、端粒酶和端粒长度课件

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1、端粒、端粒酶和端粒长度 端粒是位于真核生物染色体末端的一种特殊结构，具有稳定染色体的功能。端粒的长度与细胞老化、永生化、癌变有密切的关系，端粒酶的激活是端粒延长的重要原因。然而，细胞本身也存在监控机制，将端粒维持在一定长度范围内。细胞的监控机制是通过端粒结合蛋白来实现的。下面将对端粒的作用、端粒长度的维持机制以及端粒长度与肿瘤的关系进行讨论。端粒和端粒酶端粒长度的维持机制端粒长度与肿瘤问题与展望端 粒端粒是真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由端粒DNA和端粒蛋白质组成，其中DNA部分主要由富含鸟嘌呤（G）的简单重复序列构成，人类端粒主要由“5TTAGGG3”片断重复串联组成，大约重复2000次

2、左右，长度范围为215kb。功能是完成染色体末端的复制，防止染色体融合，重组和降解，起着保护染色体末端的作用。在正常情况下，由于染色体的“末端复制问题”，细胞每分裂一次，端粒DNA将丢失50150个碱基对。当端粒缩短到一定的极限时，细胞分裂将停止，细胞走向衰老、死亡。端粒因而被视为“有丝分裂钟”，控制着细胞的增殖能力。新近研究表明，哺乳动物的端粒最后都以形成环状结构而终结。端粒结合蛋白与端粒DNA结合，调节端粒长度，并可使端粒免受酶及其他理化因素的影响而降解。端粒酶端粒酶（telomerase）位于端粒末端，是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶，激活状态下能发挥逆转录酶活性。端粒酶的主要作用是合成端

3、粒中重复DNA序列加到端粒末端从而维持端粒的长度，以抵消或缓解端粒随细胞分裂而不断缩短。大多数正常体细胞不表达端粒酶活性。端粒酶的组成人类端粒酶由三个亚单位组成，端粒酶RNA成分（hTR）、催化亚单位（Htert/HEST2）和端粒酶相关蛋白1（TP1）。hTR是合成端粒DNA的模版，在正常细胞及肿瘤细胞中都有表达hTERT/HEST2是端粒酶活性的限速决定子，只存在于肿瘤组织和部分癌前病变，并随恶性程度的增加，表达量增加，而在正常组织中多为阴性。与其它两个亚单位相比，与端粒酶活性有较好的相关性，hTERT是人端粒酶活性的主要决定因素。TP1可能不仅是结构蛋白，还是一种调节端粒酶与其它分子相互

4、作用的调节亚单位。端粒酶与端粒的维持端粒相关蛋白对端粒长度的调控 参与调控参与调控hTERT因子在因子在hTERT启动子上的结合位点启动子上的结合位点端粒酶依赖型机制（TA）端粒酶能以自身的RNA为模版，从端粒DNA 3OH 末端延伸端粒或合成新的端粒，以补偿细胞分裂时染色体末端的缩短。端粒酶并不是直接填补前导链上引物去处后留下的空缺，而是在模版连的末端添加重复序列。这使得前导链的空缺可以通过DNA聚合酶的作用延伸得以填补，从而保证DNA复制后染色体的平均长度不变。端粒酶非依赖型机制（ALT型）不依赖端粒酶活性，而是通过同源重组（homologous recombination）和复制转换（c

5、opy switching）来维持端粒长度。端粒3端富G单链的暴露能直接诱导调亡。T-loop是端粒的3末端富G单链插入双链重复序列中形成的大的端粒环，这种T-loop的形成起到隔离端粒末端使其被认为是损伤信号，或通过与其他因子协同作用保护单链DNA和其他双链结构免受DNA水解酶和端粒酶的作用。目前的研究表明，许多端粒相关蛋白均通过与T-loop直接或间接作用调控端粒长度。比如 hTRF1、hTRF2、hPot1 等。对于端粒与肿瘤发生的关系，大多数学者接受了Shay等提出的“端粒端粒酶肿瘤发生”假说：人类正常体细胞的端粒随细胞分裂而逐渐缩短，到一定程度时，细胞抗增殖机制激活，进入第一死亡期（

6、M1）。一部分细胞由于抑癌基因p53、p21和Rh等的突变，能逃逸M1期而继续分裂、生长。这些细胞的端粒持续缩短，染色体的损伤愈加严重，从而进入第二死亡期（M2）。如果此时端粒酶激活，端粒得以延长，并维持一定的长度，使染色体又得到稳定，则细胞越过M2期获得永生，并导致肿瘤的发生。但亦有学者认为端粒酶的存在不是细胞永生化的主要原因。Morri等在神经瘤的研究中发现有些端粒酶阴性的肿瘤细胞有很长的端粒。有人认为端粒酶阴性的肿瘤细胞可通过ALT等机制使端粒延长。甚至有人认为端粒酶的表达是肿瘤的后续事件。端粒、端粒酶与肿瘤发生、发展密切相关。端粒维持途径及调控机制的深入研究不仅对于肿瘤研究有重要的理论

7、和应用价值，而且可以进一步完善细胞周期理论和阐明细胞衰老机制。但目前仍存在一系列的问题有待进一步研究。端粒和端粒酶新组分的克隆和鉴定端粒和端粒酶新组分的克隆和鉴定 人端粒酶的全酶结构还不完全清楚。全酶三维构象与端粒酶活性、端粒酶的激活与细胞周期调控、细胞衰老、肿瘤发生发展和肿瘤耐药的关系都有待确定。肿瘤细胞的端粒维持与调控机制肿瘤细胞的端粒维持与调控机制 近年来有关端粒和端粒酶组分的克隆鉴定、功能研究取得了较大的进展。端粒长度调控负反馈模型的提出，使人们认识到肿瘤细胞的端粒维持机制更为复杂，要完全阐明其调控机理，可能需要较长的一段时间。针对端粒维持机制的抗肿瘤药物的开发针对端粒维持机制的抗肿瘤药物的开发 端粒酶是端粒缩短的主要补偿机制，在大多数肿瘤细胞中端粒酶的检测也表现高活性，但用端粒酶作为肿瘤标志物仍存在一定的不确定性。端粒酶抑制剂的抗肿瘤作用有限，同时对正常体细胞尤其是生殖细胞的影响有待进一步评价。此外，端粒酶抑制剂对端粒长度维持的ALT机制途径的影响也应明确。