端粒和端粒酶的研究及應(yīng)用

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1、端粒和端粒酶的研究及應(yīng)用BIOX.CN2005-4-1110:56:00來源：丁香園　摘要：古往今來，“長生不老”成為人們一直追求的夢想，曾經(jīng)有多少人用各種方法來延緩衰老，但終未取得顯著效果。近年來研究證實，端?？s短導(dǎo)致衰老。本文就端粒、端粒酶與衰老的關(guān)系做一綜述。關(guān)鍵詞：端粒、端粒酶、衰老最早觀察染色體末端的科學(xué)家始于19世紀(jì)末期，Rabl[1]在1885年注意到染色體上所有的末端都處于細(xì)胞核的一側(cè)。20世紀(jì)30年代，兩個著名的遺傳學(xué)家McClintockB[2]和MullerHJ端粒和端粒酶的研究及應(yīng)用BIOX.

2、CN2005-4-1110:56:00來源：丁香園　摘要：古往今來，“長生不老”成為人們一直追求的夢想，曾經(jīng)有多少人用各種方法來延緩衰老，但終未取得顯著效果。近年來研究證實，端粒縮短導(dǎo)致衰老。本文就端粒、端粒酶與衰老的關(guān)系做一綜述。關(guān)鍵詞：端粒、端粒酶、衰老最早觀察染色體末端的科學(xué)家始于19世紀(jì)末期，Rabl[1]在1885年注意到染色體上所有的末端都處于細(xì)胞核的一側(cè)。20世紀(jì)30年代，兩個著名的遺傳學(xué)家McClintockB[2]和MullerHJ[3]發(fā)現(xiàn)了染色體的末端可維持染色體的穩(wěn)定性和完整性。Muller將

3、它定義為“telomere”，這是由希臘詞根“末端”（telos）及“部分”（meros）組成的。30多年前，Hayflick[4]首次提出將體外培養(yǎng)的正常人成纖維細(xì)胞的“有限復(fù)制力”作為細(xì)胞衰老的表征。在此過程中，細(xì)胞群中的大部分細(xì)胞經(jīng)歷了一定次數(shù)的分裂后便停止了，但它們并沒有死亡，仍保持著代謝活性，只是在基因表達(dá)方式上有一定的改變。于是Hayflick猜測細(xì)胞內(nèi)有一個限制細(xì)胞分裂次數(shù)的“鐘”，后來通過細(xì)胞核移植實驗發(fā)現(xiàn)，這種“鐘”在細(xì)胞核的染色體末端——端粒。但端粒究竟是怎樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)呢？Blackburn和Ga

4、ll[5]于1978年首次闡明了四膜蟲rDNA分子的末端結(jié)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)這種rDNA每條鏈的末端均含有大量的重復(fù)片段，并且這些大量重復(fù)的片段多是由富含G、C的脫氧核苷酸形成的簡單序列串聯(lián)而成。在1985年，CW?Greider和EH?Blackburn發(fā)現(xiàn)將一段單鏈的末端寡聚核苷酸加至四膜蟲的提取物中后，端粒的長度延長了，這就說明了確實有這樣的一種酶存在[6]，并將它命名為“端粒酶”（telomerase）。之后，耶魯大學(xué)Morin于1989年在人宮頸癌細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了人端粒酶[7]。近年來，隨著人體端粒酶的發(fā)現(xiàn)和端粒學(xué)

5、說的提出，已經(jīng)知道決定細(xì)胞衰老的“生物鐘”就是染色體末端的端粒DNA，它可隨著年齡的增長而縮短。一、衰老機理及假說許多人錯誤的認(rèn)為，退休是一個人進(jìn)入生理老年的開端。而老年則是衰老的標(biāo)志，其實，這是不科學(xué)的。人體的所有器官和組織都由細(xì)胞組成，但組成器官和組織的細(xì)胞有兩大類，即干細(xì)胞和非干細(xì)胞。人體衰老正是由細(xì)胞特別是干細(xì)胞衰老引起的。醫(yī)學(xué)家認(rèn)為，如果人類若能避免一些疾患和意外事故，人類壽命的上限應(yīng)當(dāng)是130歲。在人類基因組計劃之前和進(jìn)行之中，對長壽的分子生物學(xué)研究就有了許多顯著的成果與發(fā)現(xiàn)?？偟臍w納起來便是：衰老是一種

6、多基因的復(fù)合調(diào)控過程，表現(xiàn)為染色體端粒長度的改變、DNA損傷（包括單鏈和雙鏈的斷裂）、DNA的甲基化和細(xì)胞的氧化損害等。這些因素的綜合作用，才造成了壽命的長短。近幾十年來，隨著現(xiàn)代遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子免疫學(xué)等邊緣學(xué)科的飛速發(fā)展，人們對衰老的機理有了深層次的認(rèn)識，有許多學(xué)說如遺傳程序?qū)W說、DNA分子修復(fù)能力下降假說、體細(xì)胞突變學(xué)說、差錯災(zāi)難學(xué)說和交聯(lián)學(xué)說等已經(jīng)被人們廣泛接受，但端粒學(xué)說剛進(jìn)入人們的研究范圍。端?？s短可引起衰老，而維持端粒長短的重要活性物質(zhì)便是端粒酶。生物學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)一件有趣的事實：就是每

7、一種細(xì)胞的壽命都有一定限度，在人工培養(yǎng)條件下，接近這個限度時，哪怕用最好的培養(yǎng)方法都拯救不了既定的命運。像人體的成纖維細(xì)胞，據(jù)試驗，最多只能繁殖50代，到那時必然趨于死亡。其他像老鼠的成纖維細(xì)胞只能分裂18代，龜?shù)某衫w維細(xì)胞分裂110代，如此等等。那么人為什么會衰老，以至走向死亡呢？有研究者對導(dǎo)致人體細(xì)胞衰老的原因提出了“程序假說”和“錯誤積累假說”。人類的細(xì)胞并不能無限制地重復(fù)分裂，在分裂50～60次后便會停止。細(xì)胞不再繼續(xù)分裂的機體組織，便呈現(xiàn)出衰老和機能低下的狀態(tài)。隨著細(xì)胞重復(fù)分裂使端粒縮短到一定的長度，從而使

8、細(xì)胞停止了分裂。這就是“程序假說”。　　細(xì)胞分裂的時候，DNA被復(fù)制，但是由于X射線、紫外線、活性氧、有害物質(zhì)的損害，DNA會發(fā)生異常變化，于是DNA在復(fù)制過程中就會產(chǎn)生錯誤。隨著錯誤的積累，生成了異常蛋白質(zhì)，細(xì)胞機能變得低下，于是細(xì)胞便不能繼續(xù)分裂，呈現(xiàn)出了衰老跡象。這就是所謂“錯誤積累假說”。因此，人不像機器那樣容易磨損和壞掉，而是能自我成