端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn)和其應(yīng)用

《端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn)和其應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn)和其應(yīng)用摘要：端粒對維持染色體的穩(wěn)定和延長細(xì)胞壽命至關(guān)重要，其長度的維持有賴于端粒酶的存在。布萊克本和紹斯塔克發(fā)現(xiàn)端粒中的一種獨(dú)特DNA序列能保護(hù)染色體免于退化，格雷德和布萊克本發(fā)現(xiàn)了端粒酶及其作用。這些發(fā)現(xiàn)揭示了端粒形成和端粒酶保護(hù)染色體的機(jī)理，3位美國科學(xué)家因此榮獲2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。端粒酶和端粒結(jié)構(gòu)維持的研究為我們洞悉諸如癌癥、衰老以及遺傳疾病綜合癥等醫(yī)學(xué)高度相關(guān)領(lǐng)域提供了新方略,并促進(jìn)了目前正處于臨床檢測的基于以端粒酶活性及表達(dá)為目標(biāo)的癌癥治療新策略的發(fā)展。綜述了端粒和端粒酶發(fā)現(xiàn)的背景、過程及其作用。關(guān)

2、鍵詞：端?！《肆Ｃ浮“┌Y　衰老　遺傳疾病綜合癥　2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)由于揭示了染色體是如何通過端粒和端粒酶而得到保護(hù)的機(jī)理，2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予伊麗莎白·布萊克本(ElizabethHBlackburn)，杰克·紹斯塔克(JackWSzostak)和卡蘿爾·格雷德(CarolWGreider)3位博士。他們解決了染色體末端是如何在持續(xù)的細(xì)胞分裂過程中避免遭受侵蝕或重組而得以幸存并維持自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定這一長期困惑生物學(xué)家的基本問題。通過創(chuàng)造性的基因試驗(yàn),證實(shí)染色體末端具有經(jīng)進(jìn)化保留的結(jié)構(gòu)與功能。隨后，精細(xì)的生化研究揭示了負(fù)責(zé)

3、染色體DNA末端合成的端粒酶這一早就預(yù)測到的對其內(nèi)在RNA模板具有依賴性的酶的存在。端粒酶的缺失將導(dǎo)致端粒重復(fù)結(jié)構(gòu)在連續(xù)的細(xì)胞分裂中逐漸縮短，生命力受到抑制，并在復(fù)制衰老過程中以細(xì)胞死亡終結(jié)。人體中,編碼端粒酶復(fù)合物的基因編碼元件發(fā)生的突變將導(dǎo)致以癌變、干細(xì)胞再生和組織維持缺陷為特征的遺傳疾病發(fā)生。許多能夠無限增值的癌細(xì)胞能通過提高端粒酶活性來維持端粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。端粒酶的發(fā)現(xiàn)深刻地影響著生物醫(yī)藥的研究并促進(jìn)了目前處于評估階段的癌癥治療的發(fā)展。1端粒和端粒酶1.1端粒端粒是真核細(xì)胞染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)。人端粒是由6個(gè)堿基重復(fù)序列(TTAGGG)

4、和結(jié)合蛋白組成。端粒有重要的生物學(xué)功能，可穩(wěn)定染色體的功能，防止染色體DNA降解、末端融合，保護(hù)染色體結(jié)構(gòu)基因DNA，調(diào)節(jié)正常細(xì)胞生長[1]。正常細(xì)胞由于線性DNA復(fù)制5'末端消失，隨體細(xì)胞不斷增殖，端粒逐漸縮短，當(dāng)細(xì)胞端?？s至一定程度，細(xì)胞停止分裂，處于靜止?fàn)顟B(tài)[2,3]。故有人稱端粒為正常細(xì)胞的“分裂鐘”(mistosisclock)，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)[4]。端粒結(jié)構(gòu)的高度保守性表明端粒在維持染色體的完整性和保護(hù)染色體末端等具有非常重要的作用。同種生物不同組織的細(xì)胞，甚至相同組織的不同細(xì)胞由于處

5、于不同的生命時(shí)相，端粒的長度也不一樣。處于不同生命時(shí)期的端粒長度也不一樣，胚胎細(xì)胞和生殖細(xì)胞的端粒長度要長于體細(xì)胞端粒的長度，并隨著細(xì)胞分裂的不斷進(jìn)行，端粒長度將不斷縮短。端粒丟失到一定程度，就會(huì)失去染色體的保護(hù)作用，細(xì)胞即趨向衰老和死亡，所以端粒長度決定了細(xì)胞壽命，通過測定端粒長度可以預(yù)測細(xì)胞壽命。同時(shí)端粒還可能限制細(xì)胞的分裂次數(shù)，因此也有人將端粒的長度稱為“生命時(shí)鐘”。1.2端粒酶端粒酶，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)胞活性有重要作用，端粒酶能延長縮短的端粒(縮

6、短的端粒其細(xì)胞復(fù)制能力受限)，從而增強(qiáng)體外細(xì)胞的增殖能力[5]。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。1.3端粒酶與端粒端粒酶是使端粒延伸的反轉(zhuǎn)錄DNA合成酶。是RNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核酸-蛋白復(fù)合物，其RNA組分為模板，蛋白組分具有催化活性，以端粒3'末端為引物，合成端粒重復(fù)序列。端粒酶的活性在真核細(xì)胞中可檢測到，其功能是合成染色體末端的端粒，使每次細(xì)胞分裂而逐漸縮短的端粒長度得以補(bǔ)償，進(jìn)而穩(wěn)定端粒長度。主要特

7、征是用它自身攜帶的RNA作模板，通過逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用在翻譯后水平對端粒酶活性及功能進(jìn)行調(diào)控，則是目前研究端粒酶調(diào)控機(jī)制的熱點(diǎn)之一[4,5]。端粒酶-端粒和端粒酶合成端粒的功能是為了維持染色體的穩(wěn)定性。沒有端粒，則末端暴露，易被外切酶水解。而有報(bào)道說端粒與生命長短有關(guān)，這只是個(gè)說法，還沒成定論。端粒不是用DNA聚合酶來合成的，是用端粒酶來合成的。端粒酶-端粒假說和解決端粒酶問題的研究或許是解決人類長生不老的靈丹妙藥，但衰老機(jī)制首先要明確的是人為什么會(huì)死亡，只有對這個(gè)過程機(jī)制的了解透徹并解決這一難題，人的永生將有可能

8、實(shí)現(xiàn)。2端粒DNA序列和端粒酶的發(fā)現(xiàn)歷程2.1端粒DNA序列的發(fā)現(xiàn)雖然端粒發(fā)現(xiàn)的很早，但在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，人們一直搞不清端粒的結(jié)構(gòu)。1978年，布萊克本在對四膜蟲的研究中發(fā)現(xiàn)