端粒_端粒酶在肿瘤_细胞衰老中的研究[1]

端粒是DNA末端的一个结构,被认为与人类的衰老息息相关。端粒酶则是可以解释为何在DNA复制的过程中,端粒在逐步变短消失的原因

中国医疗前沿

China Healthcare Frontiers Ｊａｎｕａｒｙ，２００９Ｖｏｌ，４Ｎｏ．１

２００９年１月第４卷第１期基金项目：黑龙江省教育厅青年学术骨干项目

作者简介：初彦辉（1964-），男，教授，博士，牡丹江医学院，黑龙江省抗纤维

化生物治疗重点实验室。

早在１９３８年，Ｍｕｌｌｅｒ便发现了端粒（Ｔｅｌｏｍｅｒｅ），端粒酶（Ｔｅｌｏｍｅｒａｓｅ）是１９８５年由Ｂｌａｃｋｂｕｎ实验室在四膜虫细胞核提取物中首先发现并纯化［１］，随后在尖毛虫、游仆虫及人的Ｈｅｌａ细胞等细胞中被证实。随着对其深入的研究，端粒、端粒酶已逐步成为

生命科学领域的研究热点之一。

有关研究表明，端粒、端粒酶与细胞寿命直接相关，端粒酶的激活和表达程度与肿瘤的发生、增殖能力、恶性程度和转移关系密切，端粒和端粒酶在衰老和肿瘤的生理和病理过程中可能扮演着重要的角色。

1端粒

１．１端粒的结构

端粒是存在于真核生物线性染色体末端，由串联重复的短的ｄｓＤＮＡ序列及其相关的蛋白所组成的ＤＮＡ蛋白复合体。ｄｓＤＮＡ中的一条为富Ｇ链，以５＇→３＇指向染色体末端，比另一条互补链长８个～１２个碱基，这是端粒ＤＮＡ分子的结构特征，是端粒酶识别工作的基础。端粒既有高度的保守性；如原生动物、真菌、植物、

动物序列都很相似；又有种属特异性，如四膜虫重复序列为ＧＧＧＧＴＴ，草履虫为ＴＴＧＧＧＧ，人和哺乳动物为ＴＴＡＧＧＧ，等等。人端粒是以５＇－ＴＴＡＧＧＧ－３＇为重复单位的富含鸟苷酸的序列，其结构末端是３＇端（３＇ｏｖｅｒｈａｎｇ），３＇端并不悬挂在端粒末端，而是折回到端粒内部双链重复序列的某一区域，并将该端区域的一段自身链置换出来，取而代之与互补链配对，形成的一个环称为Ｔ环（端粒环，ｔｅｌｏｍｅｒｅｌｏｏｐ），３′最末端单链区反转探入端粒的双链区再形成Ｄ环（替代环，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｌｏｏｐ）［２，３］。端粒具有两种相关蛋白，一为端粒结合蛋白（ｔｅｌｏｍｅｒｅｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＴＢＰ）是一类特异结合在端粒ＤＮＡ上的蛋白质，如发酵母中的蛋白质ＲＡＰＩ，哺乳类

动物细胞中的蛋白质ＴＲＦＩ。二为端粒相关蛋白（ｔｅｌｏｍｅｒｅａｓｓｏｃｉ－

ａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓＴＡＰ），是一类与ＴＢＰ结合的蛋白质，如酿酒酵母中的ＳＩＲ３／ＳＩＲ４和ＲＩＦＩ。它们与端粒结合蛋白质结合，分别发挥建立端粒静止效应和调节端粒长度的作用。现已证明这两种蛋白质对于端粒长度具有负性调节作用，并且可能抑制端粒酶活性［４］。

１．２端粒的功能

端粒ＤＮＡ主要功能有：第一，保护染色体不被核酸酶降解；第二，防止染色体相互融合；第三，为端粒酶提供底物，解决ＤＮＡ复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。众所周知，真核ＤＮＡ是线性ＤＮＡ，复制时由于模板ＤＮＡ起始端为ＲＮＡ引物先占据，新生链随之延伸；引物ＲＮＡ脱落后，其空缺处的模板ＤＮＡ无法再度复制成双链。因此，每复制一次，末端ＤＮＡ就缩短若干个端粒重复序列，即出现真核细胞分裂中的“末端复制问题”。当端粒缩短到一定程度时即引起细胞衰老，故端粒又称“细胞分裂计时器”。端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。

同时，端粒又是基因调控的特殊位点，常可抑制位于端粒附近基因的转录活性（称为端粒的位置效应，ＴＰＥ）。在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。

2端粒酶

２．１端粒酶的结构

端粒酶又称端粒末端转移酶（Ｔｅｌｏｍｅｒａｓｅ），是一种逆转录酶，相对分子质量在２００～５００ｋｕ，由蛋白质和ＲＮＡ构成的核糖核蛋白体。于１９８７年由Ｇｒｅｉｄｅｒ和Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ在四膜虫细胞核提取物中所发现［５］。并明确由ＲＮＡ成分（ｈＴＲ）、催化亚单位（ｈＴＥＲＴ）和端粒酶相关蛋白１（ｈＴＥＰ１）三个亚单位组成。近期研究表明，ｈＴＥＲＴ为端粒酶活性所必须的，是ＲＮＡ依赖的ＤＮＡ聚合酶，区别与一般的蛋白逆转录ＤＮＡ聚合酶的主要特征是自身携带模板。其ＲＮＡ

端粒、端粒酶在肿瘤、细胞衰老中的研究

初彦辉

武艳

袁晓环

张羽飞

包海花

刘海峰

（牡丹江医学院，黑龙江省抗纤维化生物治疗重点实验室，黑龙江

牡丹江

157011）

[摘要]端粒和端粒酶是现代生物学研究的热点，与人类的衰老和肿瘤的发生发展有着极为密切的关系。端粒是线性染色体末端的

一段特殊的DNA -蛋白质复合物；端粒酶是一种逆转录酶，它的存在解决了染色体末端复制缩短问题,同时认为端粒酶的过度表达与细胞的永生化和癌变直接相关。文章综述了端粒和端粒酶的结构和功能及其与细胞衰老及肿瘤的关系,并在此基础之上展望了端粒酶在

抗衰老、抑制肿瘤等方面的应用。

[关键词]端粒端粒酶肿瘤细胞衰老

[中图分类号]R730.23[文献标识码]A

Study of Telomere and Telomerase in Tumor and cell ageing

ＣｈｕＹａｎ－ｈｕｉ，ＷｕＹａｎ，ＹｕａｎＸｉａｏ－ｈｕａｎ，ＺｈａｎｇＹｕ－ｆｅｉ，ＬｉｕＨａｉ－ｆｅｎｇ

（ＨｅｉＬｏｎｇｊｉａｎｇｋｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆａｎｔｉｆｉｂｒｏｓｉｓＢｉｏｔｈｅｒａｐｙ，ＭｕｄａｎｊｉａｎｇＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｍｕｄａｎｊｉａｎｇ１５７０１１，Ｃｈｉｎａ）

[Abstract]ＴｅｌｏｍｅｒｅａｎｄｔｅｌｏｍｅｒａｓｅａｒｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｍｏｄｅｒｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｕｄｙａｎｄＩｔｈａｓｂｅｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｙｐｌａｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎａｇｉｎｇａｎｄｔｕｍｏｒｉｇｅｎｅｓｉｓ．ＴｅｌｏｍｅｒｅｉｓａｓｐｅｃｉａｌｓｅｇｍｅｎｔｏｆＤＮＡｐｒｏｔｅｉｎｃｏｍｐｌｅｘａｔｌｉｎｅａｒｅｎｄｏｆｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ．Ｔｅｌｏｍｅｒａｓｅｉｓａｋｉｎｄｏｆｒｅｖｅｒｓｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｅｎｚｙｍｅｔｈａｔｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｅｅｎｄ－ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｅｌｏｍｅｒａｓｅｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｃｅｌｌｉｍｍｏｒｔａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃａｎｃｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｅｌｏｍｅｒｅａｎｄｔｅｌｏｍｅｒａｓｅａｎｄｔｈｅｃｌｏｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｅｌｌａｇｅｉｎｇａｎｄｃａｎｃｅｒａｔｉｏｎａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｅｌｏｍｅｒａｓｅｉｎｒｅｔａｒｄｉｎｇａｇｅｉｎｇａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｃａｎｃｅｒａｔｉｏｎｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

[Key words]Ｔｅｌｏｍｅｒｅ；Ｔｅｌｏｍｅｒａｓｅ；Ｔｕｍｏｒ；ｃｅｌｌａｇｅｉｎｇ4

端粒是DNA末端的一个结构,被认为与人类的衰老息息相关。端粒酶则是可以解释为何在DNA复制的过程中,端粒在逐步变短消失的原因

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