端粒與端粒酶及作用機理的應(yīng)用

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1、生物化學(xué)課程論文端粒與端粒酶及作用機理的應(yīng)用周梓耘（生物技術(shù)10102117）內(nèi)容摘要：端粒是線狀染色體末端的DNA重復(fù)序列，是真核染色體兩臂末端有特定的DNA重復(fù)序列構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，使正常染色體端部間不發(fā)生融合，在不同物種細(xì)胞中對于保持染色體穩(wěn)定性和細(xì)胞活性有重要作用。端粒酶是負(fù)責(zé)端粒延長的一種酶，可將端粒DNA加至真核細(xì)胞染色體末端。對端粒和端粒酶的研究還加深了人們對衰老和癌癥等重大生物醫(yī)學(xué)問題的理解，也為人們尋找和設(shè)計藥物或手段來延緩衰老和治療疾病提供了契機。激活其活性，增加細(xì)胞分裂次數(shù)，從而延緩

2、衰老；抑制其活性，減少至抑制細(xì)胞分裂，從而治療癌癥。關(guān)鍵詞：端粒；端粒酶；衰老；癌癥一、端粒1、什么是端粒：端粒是真核細(xì)胞染色體末端由特定的DNA重復(fù)序列構(gòu)成的特殊結(jié)構(gòu)，位于線性染色體末端。端粒DNA包括非特異性DNA和由高度重復(fù)序列組成的特異DNA序列。通常是由富含鳥嘌呤核苷酸的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，伸展到染色體的3'端。由于復(fù)制機制的不完整性，正常細(xì)胞線性DNA復(fù)制時5'末端消失，故細(xì)胞每分裂一次約丟失一個岡崎片斷長度的DNA，即25-100對堿基，因此端粒會以一定的速度丟失。隨著體細(xì)胞不斷增殖

3、，端粒逐漸縮短，當(dāng)端粒縮至一定程度時，細(xì)胞停止分裂，處于靜止?fàn)顟B(tài)。因此，嚴(yán)重縮短的端粒是細(xì)胞老化的信號。故有人稱端粒為正常細(xì)胞的“分裂鐘”，端粒長短和穩(wěn)定性決定了細(xì)胞壽命，并與細(xì)胞衰老和癌變密切相關(guān)。2、端粒的發(fā)現(xiàn)：5生物化學(xué)課程論文二十世紀(jì)三十年代，BarbavaMcClintock和HermannJ.Muller發(fā)現(xiàn)，染色體的末端有一種能穩(wěn)定染色體結(jié)構(gòu)和功能的特殊成分。如果缺少了這種成分，染色體之間就會互相粘連、出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變化或其它錯誤的行為，以致影響到染色體的生存和正確復(fù)制，并進一步威脅到細(xì)胞

4、的存亡。于是從希臘文的"末端"（telos）和"部分"（meros）二詞為這種特殊的成分創(chuàng)造了一個全新的術(shù)語"端粒"（telomere）。1、端粒的生物學(xué)功能：可保護染色體末端結(jié)構(gòu)，維持染色體穩(wěn)定，防止染色體間末端連接，并可補償滯后鏈5'末端在消除RNA引物后造成的空缺，保護染色體結(jié)構(gòu)基因DNA，調(diào)節(jié)正常細(xì)胞生長。二、端粒酶1、什么是端粒酶：端粒酶是在細(xì)胞中負(fù)責(zé)端粒的延長的一種酶，是基本的核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，可將端粒DNA加至真核細(xì)胞染色體末端。端粒在不同物種細(xì)胞中對于保持染色體穩(wěn)定性和細(xì)胞活性有重要作

5、用，端粒酶能延長縮短的端粒（縮短的端粒其細(xì)胞復(fù)制能力受限），從而增強體外細(xì)胞的增殖能力。端粒酶在正常人體組織中的活性被抑制，在腫瘤中被重新激活，端粒酶可能參與惡性轉(zhuǎn)化。端粒酶的存在，就是把DNA克隆機制的缺陷填補起來，即由把端粒修復(fù)延長，可以讓端粒不會因細(xì)胞分裂而有所損耗，使得細(xì)胞分裂克隆的次數(shù)增加?！　〉?，在正常人體細(xì)胞中，端粒酶的活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控，只有在造血細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞，這些必須不斷分裂克隆的細(xì)胞之中，才可以偵測到具有活性的端粒酶。當(dāng)細(xì)胞分化成熟后，必須負(fù)責(zé)身體中各種不同組織的

6、需求，各司其職，于是，端粒酶的活性就會漸漸的消失。對細(xì)胞來說，本身是否能持續(xù)分裂克隆下去并不重要，而是分化成熟的細(xì)胞將背負(fù)更重大的使命，就是讓組織器官運作，使生命延續(xù)。2、端粒酶的發(fā)現(xiàn)：端粒酶是1985年Blackburn在四膜蟲細(xì)胞核提取物中首先發(fā)現(xiàn)并純化的。Blackburn實驗室發(fā)現(xiàn)帶著四膜蟲端粒的人工線性染色體導(dǎo)入到酵母后，被加上了酵母的端粒而不是四膜蟲的端粒。當(dāng)時人們普遍傾向于認(rèn)為同源重組是端粒延伸的機制，但是同源重組無法回答以上的現(xiàn)象。一個更為合理的解釋是：端粒的復(fù)制是由專門的酶來承擔(dān)的

7、。Blackburn實驗室從大核的裂解液中發(fā)現(xiàn)了能延伸體外合成的四膜蟲端粒DNA的酶活性。這種酶活性不依賴于模板，因而命名為端粒末端轉(zhuǎn)移酶活性，簡稱端粒酶。但很快他們又發(fā)現(xiàn)這種酶，其實是以RNA為模板合成出DNA的反轉(zhuǎn)錄酶。3、端粒酶的生物學(xué)功能：5生物化學(xué)課程論文端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、基因組完整、細(xì)胞長期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能力等方面有重要作用。端粒酶的活性在真核細(xì)胞中可檢測到，端粒酶中含有RNA模板，其功能是合成染色體末端的端粒，使因每次細(xì)胞分裂而逐漸縮短的端粒長度得以補償，進而穩(wěn)定端粒長度。

8、三、端粒與端粒酶作用機理的應(yīng)用1、延緩衰老：1.1端粒與衰老：端粒與細(xì)胞壽命的控制密切相關(guān)。人類端粒長度大約2-15kb，由于存在末端復(fù)制問題，DNA每復(fù)制1次，端粒DNA就會丟失50-200bp，隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，端粒DNA也在進行性地縮短，當(dāng)縮短到一定限度后，便不能維持染色體的穩(wěn)定，使細(xì)胞失去了分裂增殖能力而衰老死亡，這種縮短就是衰老的標(biāo)志。1973年Olovfnikov博士首次提出了端粒丟失與衰老關(guān)系的理論。他認(rèn)為端粒的丟失可能是因為某種與端粒相關(guān)的基因發(fā)